Колорирование ТВМ природными красителями. Влияние температуры крашения на сорбцию красителей

XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Колорирование ТВМ природными красителями. Влияние температуры крашения на сорбцию красителей

Баранская Д.Д. 1Рогова М.А. 1Смуглянова В.С. 1
1СПб ГБОУ "Лицей № 280 им. М.Ю. Лермонтова"
Соколова А.Н. 1
1СПб ГБОУ "Лицей № 280 им. М.Ю. Лермонтова"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в обществе возникает практический интерес к природным красителям, в виде стремления по возможности оградить себя и окружающую среду от вредных техногенных факторов. Экологические риски, связанные с использованием синтетических красителей, обусловленные их потенциальной токсичностью в окружающей среде, требуют разработки альтернативных, экологически безопасных красящих веществ.[1-3] Для решения этой проблемы нужно переосмыслить традиционные методы на основе современных научных знаний и технологий, сделать процесс получения и использования природных красителей эффективным, масштабируемым и экономически осуществимым. К примеру, красители можно добывать из отходов пищевой и деревообрабатывающей промышленности, разработка эффективных и экологичных методов извлечения пигмента.[4-5] Из сложившейся ситуации можно сделать вывод, что внедрение природных красителей в текстильные технологии можно оценивать как интенсивно развивающееся и прогрессирующее направление.[6-7]

Цель работы – освоить методику крашения ТВМ натуральными красителями, оценить их устойчивость на материале.

Задачи:

  1. изучить научную литературу;

  2. выделить красители из натурального сырья;

  3. окрасить ТВМ натуральными красителями при температурах 40ºС, 60ºС, 80ºС, 100ºС

  4. провести испытания на сорбцию красителя;

  5. оценить оптимальные условия колорирования ТВМ.

Основная часть

  1. Подготовка ткани

В химический стакан объемом 250 мл поместили 200 мл воды и добавили 6 г квасцов. Подготовили образцы хлопковой ткани массой около 40 г и размером 10х10 см. В результате нагревания хлопковой ткани в водном растворе происходит увеличение межволоконного пространства. Другими словами, поры ткани расширяются. Это необходимо для эффективного проникновения молекул красящего вещества в глубь волокон. Но для прочного закрепления красителя этого будет недостаточно, поэтому используют квасцы. При нагревании квасцы образуют гидроксиды металла, которые образуют прочные связи, как с молекулами красителя, так и с волокнами ткани, тем самым закрепляя краску внутри структуры ткани, и препятствуя ее вымыванию в процессе эксплуатации. Поместить ткань в раствор квасцов и довести до кипения. Прокипятили ткань в растворе в течение 1 часа. Данная процедура способствует раскрытию микропор ткани и формированию на волокнах гидроксида алюминия, который будет служить связующим звеном между тканью и красителем.

  1. Крашение материалов

    1. Окрашивание куркумой

Для окрашивания ткани 10х10 см в химический стакан объемом 100 мл поместили 0,2 г куркумы и 70 мл воды, полученную смесь разогрели до 100 градусов. В горячую смесь добавили заранее подготовленную ткань и кипятили в течение часа. Затем остудили и разделили на 5 равных частей для дальнейших испытаний.

    1. Окрашивание кофе

Для окрашивания ткани 10х10 см в химический стакан объемом 100 мл поместили 2,5 г кофе и 70 мл воды, полученную смесь разогрели до 100 градусов. В горячую смесь добавили заранее подготовленную ткань и кипятили в течение часа. Затем остудили и разделили на 5 равных частей для дальнейших испытаний.

    1. Окрашивание голубикой

Для окрашивания ткани 10х10 см в химический стакан объемом 100 мл поместили 30 г голубики и 70 мл воды, затем измельчили ягоды до состояния пюре. Доведя до кипения, отфильтровали бумажным фильтром (белая лента) и снова довели до кипения. В горячий фильтрат добавили заранее подготовленную ткань и кипятили в течение часа. Затем остудили и разделили на 5 равных частей для дальнейших испытаний

    1. Окрашивание свеклой (в воде с квасцами)

Для окрашивания ткани 10х10 см в химический стакан объёмом 100 мл поместили 30 г свеклы, заранее отчищенной и натертой на терке, и 70 мл воды. Доведя до кипения отфильтровали бумажными фильтрами (белая лента) и снова давали до кипения. В горячий фильтрат добавили заранее подготовленную ткань и кипятили в течении часа. Затем остудили и разделили на 5 равных частей для дальнейших испытаний

    1. Окрашивание щавелем

Для окрашивания ткани 10х10 см в химический стакан объёмом 100 мл поместили 30 г измельченного щавеля и 70 мл воды. Доведя до кипения отфильтровали бумажными фильтрами (белая лента) и снова давали до кипения. В горячий фильтрат добавили заранее подготовленную ткань и кипятили в течении часа. Затем остудили и разделили на 5 равных частей для дальнейших испытаний.

    1. Окрашивание розой

Для окрашивания ткани 10х10 см в химический стакан объёмом 100 мл поместили 30 г измельченных лепестков розы и 70 мл воды. Довели до кипения, остудили и отфильтровали бумажными фильтрами (белая лента). Фильтрат довели до кипения и добавили заранее подготовленную ткань и окрашивали в течении часа при температуре 100ºС. Затем остудили и разделили на 5 равных частей для дальнейших испытаний.

    1. Окрашивание черникой

Для окрашивания ткани 10х10 см в химический стакан объёмом 100 мл поместили 30 г черник и 70 мл воды, затем измельчили ягоды до состояния пюре. Довели до кипения, остудили и отфильтровали бумажными фильтрами (белая лента). Фильтрат вскипятили и добавили заранее подготовленную ткань и кипятили в течении часа. Затем остудили и разделили на 5 равных частей для дальнейших испытаний.

    1. Окрашивание свеклой (вода с уксусом)

Для окрашивания ткани 10х10 см в химический стакан объёмом 100 мл поместили 30 г свеклы, заранее отчищенной и натертой на терке, и 70 мл воды. Доведя до кипения, остудили и отфильтровали бумажными фильтрами (белая лента). Фильтрат довели до кипения и в горячий фильтрат добавили заранее подготовленную ткань, нагретую в химическом стакане объемом 250 мл без квасцов, добавили около 20 мл уксуса и кипятили в течении часа. Затем остудили и разделили на 5 равных частей для дальнейших испытаний. (Рисунок 1)

Рисунок 1 – Подготовка красителей

  1. Температурная зависимость крашения

Образцы ткани были окрашены куркумой при разных температурах (40,60,80 и 100 ºС.) Образец окрашенный при 40 ºС имеет самый ненасыщенный цвет. Образец при 60 ºС. насыщенней образца 40 ºС. примерно на 20 %. Образец 80 ºС. и 100 ºС имеет одинаковую насыщенность цвета. (Рисунок 2-3)

Рисунок 2 – Зависимость интенсивности цвета от температуры

  1. Испытания образцов

    1. Куркума

Были проведены испытания над образцом окрашенным куркумой при 100 ºС. При стирке ткань приобрела красный цвет с желтым оттенком по краям. Белая ткань хлопка получила легкий розоватый оттенок, почти не заметный. При сухой глажке желтая ткань не изменилась, соответственно хлопок тоже не поменял свой цвет. При влажной глажке ткань покрашенная куркумой оставила свой прежний оттенок, а белая ткань получила небольшое пятнышко желтого оттенка. При трении ткань не много растрепалась, но не поменяла свой цвет. (Рисунок 3)

Рисунок 3 – результаты крашения куркумой

    1. Роза

При стирке из-за своего тусклого цвета ткань не изменила цвет, и не покрасила хлопок. При сухой глажке цвет не поменялся ни у ткани покрашенной розой ни у хлопковой ткани. При влажной глажке ткань так же не изменилась, как у зеленной ткани так и у белой. При трении цвет вовсе не поменялся. (Рисунок 4)

Рисунок 4 – результаты крашения розой

    1. Свекла

После стирки ткань покрашенная свеклой снизилась на один тон, и стала близка к нежно-бежевому цвету, но не окрасила хлопок. От сухой глажки как и цветная так и белая не изменились. После влажной глажки ткань так же не изменилась, хлопок соответственно тоже. При трении ткань осталась прежней. (Рисунок 5)

Рисунок 5 – результаты крашения свеклой

    1. Черника

При стирке ткань посветлела и приобрела голубой оттенок, так же окрасив белую ткань в серый, ближе приближенному к голубому. После сухой глажки три ткани остались в своих же оттенках. После влажной глажки ткань осталась в том же цвете не окрасив хлопковую ткань. После трения ткань не поменялась. (Рисунок 6)

Рисунок 6 – результаты крашения черникой

    1. Кофе

При стирке цветная ткань посветлела и немного окрасила белую ткань в бежево-молочный цвет. После сухой глажки все ткани остались прежними После влажной глажки ткань не поменяла свой цвет и не покрасила хлопковую ткань. При трении цвет ткань не поменялся. (Рисунок 7)

Рисунок 7 – результаты крашения кофе

    1. Щавель

После стирки цвет ткани не поменялся и не окрасился. После сухой глажки цвет ткани не изменился. После влажной глажки ткань так же не изменилась. При трении цвет вовсе не поменялся. (Рисунок 8)

Рисунок 8 – результаты крашения щавелем

    1. Обработка уксусной кислотой

      1. Свекла (с квасцами)

Кусочек ткани, заранее окрашенный свеклой, 2х2 см поместили в смесь воды и уксуса в пропорции 1/4, оставили на 20 минут, затем высушили и сравнили с эталоном. В результате образец приобрел схожий со цветом лосося оттенок и стал ярче примерно на 15%. (Рисунок 9)

Рисунок 9 – образец окрашенный свеклой и обработанный уксусной кислотой

      1. Голубика

Кусочек ткани, заранее окрашенный голубикой, 2х2 см поместили в смесь воды и уксуса в пропорции 1/4, оставили на 20 минут, затем высушили и сравнили с эталоном. В результате кусок из уксуса приобрел нежно фиолетовый цвет и окрасил раствор в нежно розовый цвет. (Рисунок 10)

Рисунок 10 – Образец, окрашенный голубикой и обработанный уксусной кислотой

      1. Свекла без квасцов

Кусочек ткани, заранее окрашенный свеклой, 2х2 см поместили в смесь воды и уксуса в пропорции 1/4, оставили на 20 минут, затем высушили и сравнили с эталоном. В результате кусок из уксуса приобрел более розовый цвет и потерял оттенок примерно на 10%. (Рисунок 11)

Рисунок 11 - Образец, окрашенный свеклой без квасцов и обработанный уксусной кислотой

      1. Черника

Кусочек ткани, заранее окрашенный черники, 2х2 см поместили в смесь воды и уксуса в пропорции 1/4, оставили на 20 минут, затем высушили и сравнили с эталоном. В результате кусочек из уксуса приобрел нежно фиолетовый цвет и потерял оттенок примерно на 15%. (Рисунок 12)

Рисунок 12 - Образец, окрашенный черникой и обработанный уксусной кислотой

    1. Испытание с содой

      1. Свекла (без квасцов)

Кусочек ткани, задание окрашенный свеклой, 2х2 см поместили в смесь воды и соды в пропорции 1/2, оставили на 20 минут, затем высушили и сравнили с эталоном. В результате кусочек из соды приобрел более коричневый цвет и стал темнее примерно на 20%. (Рисунок 9)

      1. Черника

Кусочек ткани, задание окрашенный черникой, 2х2 см поместили в смесь воды и соды в пропорции 1/2, оставили на 20 минут, затем высушили и сравнили с эталоном. В результате кусочек из соды приобрел зелено-голубой цвет, но при этом потерял оттенок примерно на 10%. (Рисунок 10)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы было доказано, что натуральные красители можно использовать для крашения хлопка, что благоприятно влияет на экологию. Более интенсивные окраски имеют образцы окрашенные: куркумой, черникой и кофе. Ткань, окрашенная розой, свеклой, голубикой и щавелем, имеют приглушенные оттенки. Над всеми окрашенными материалами были проведены испытания: влажная глажка, сухая глажка, стирка и трение. Все образцы прошли испытания успешно, но материалы окрашенные: куркумой, черникой и кофе, имеют меньшую устойчивость.

Список использованных источников и литературы

  1. M. Montazer et al. // Journal of Textile Science. – 2012. – Vol. 92, No. 3. – P. 45-50.

  2. Саксена, С. Применение натуральных красителей на текстильных волокнах: обзор / С. Саксена, Д. Патель // Журнал "Химия и химическая технология". – 2014. – Т. 7, № 2. – С. 78-85.

  3. Шахид, А. Экологичное крашение хлопчатобумажной ткани натуральными красителями, извлеченными из скорлупы грецкого ореха / А. Шахид, Б. Хан, С. Ахмед // Труды Международной конференции "Современные проблемы текстильной химии". – Санкт-Петербург, 2013. – С. 120-125.

  4. Clark, M. Eco-Friendly Dyeing of Cotton with Plant-Based Dyes / M. Clark // Eco-Friendly Textile Dyeing and Finishing / ed. by J. Smith. – London: Woodhead Publishing, 2017. – P. 55-78.

  5. Ахмед, С. Влияние протрав на устойчивость окраски хлопка натуральным красителем из коры дуба / С. Ахмед, К. Али // Вестник [Название университета]. – 2018. – № 2. – С. 80-85.

  6. Bechtold, T. Natural Dyes in Modern Textile Dyeing / T. Bechtold, R. Mussak // Journal of Sustainable Textiles. – 2009. – Vol. 12, No. 1. – P. 15-22.

  7. Ясин, Н. Извлечение и применение натуральных красителей из отходов агропромышленного комплекса / Н. Ясин, М. Шахид, Ф. Ислам [и др.] // Журнал "Экологическая химия". – 2016. – Т. 25, № 4. – С. 210-218.

Просмотров работы: 40