吳紫維，陳繼智，王克作，陳益人*

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天然彩棉與染色棉的鑒別

吳紫維1，陳繼智1，王克作2，陳益人1*

（1 武漢紡織大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430073； 2 湖北省纖維檢驗(yàn)局，湖北 武漢 430061）

為了解決市面上存在用染色棉冒充天然彩棉的突出問題。本文嘗試研究天然彩棉與染色棉的鑒別方法，通過實(shí)驗(yàn)，主要分析了pH值對天然彩棉顏色和色素提取液的影響，得出天然棕棉的顏色在酸性條件下向黃綠方向變化，在堿性條件下向黃紅方向變化，但染色棕棉的顏色受酸堿性的影響很小；天然彩棉色素提取液吸光度隨著pH值的變化而呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，而染色棕棉色素提取液吸光度不隨著pH值的變化而變化。因此可采用pH值對天然彩棉顏色影響和棉纖維色素提取液的酸堿可逆色變反應(yīng)兩種方法鑒別天然棕色棉和染色棕棉，方法簡單快捷有效。

天然彩棉；染色棉；鑒別；pH值；吸光度

1 前言

天然彩棉也稱有色棉，是指棉纖維中帶有天然顏色的棉花類型。由于其纖維具有天然的色彩，紡織過程中無需印染、漂白和煮煉等化學(xué)處理，制成的服裝色澤自然、質(zhì)地柔軟、富有彈性、不易褪色、穿著舒適，對人體健康無危害，這種棉花又被稱為“生態(tài)棉”，是綠色環(huán)保產(chǎn)品。所以用天然彩棉制成的衣物也被譽(yù)為“生態(tài)服裝”、“環(huán)保服裝”[1]。目前按照纖維色澤劃分，世界上有色棉的基本類型僅有棕色和綠色兩種類型[2]。

天然彩棉纖維的基本結(jié)構(gòu)與白色棉是一致的，由外向內(nèi)依次為初生壁、次生壁和中腔，但在每個(gè)部分的具體細(xì)節(jié)上不同于白色纖維。光學(xué)顯微鏡、透射電鏡觀察結(jié)果表明，彩棉形態(tài)結(jié)構(gòu)與白棉相似，但胞腔大、次生胞壁薄，色素主要分布在纖維次生胞壁中。綠棉維次生胞壁中有同軸嗜鋨層，白棉和棕棉則不存在，綠棉同軸嗜鋨層與蠟質(zhì)含量、色素有關(guān)[3-4]。棕色棉色素類物質(zhì)只在纖維細(xì)胞中腔內(nèi)沉積，色素物質(zhì)的外面包被一層蠟質(zhì)，因而洗滌時(shí)顏色加深；而綠色棉色素類物質(zhì)既在中腔內(nèi)沉積，也在次生壁內(nèi)層沉積，因而洗滌時(shí)易變色[5]。有研究發(fā)現(xiàn)pH值對綠棉坯布色差的影響較大。當(dāng)pH<4時(shí)，坯布呈黃紅色；隨pH值升高，顏色逐漸向綠色過渡，當(dāng)pH值為12時(shí)色光達(dá)到最綠值；當(dāng)pH>12時(shí)，色光返黃。當(dāng)pH<9時(shí)，坯布顏色對溫度不敏感，當(dāng)pH>9時(shí)，隨溫度升高，色差加大[6]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

天然彩色棕棉6g、白棉6g、NaOH固體、濃HCl溶液、滲透劑、皂洗劑、燒杯若干、玻璃棒、量筒、移液管。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋、721N型分光光度計(jì)、計(jì)時(shí)器、電子天平。

2.3 彩棉和染色棉顏色在不同pH值下變化測定

采用彩棉3g，分成三等份，分別放入三個(gè)燒杯中，往三個(gè)燒杯中分別加入燒堿溶液、鹽酸、蒸餾水，浴比1:50，加入1g/L滲透劑的1ml，溫度控制在100℃，恒溫水浴30min。在同等環(huán)境下，做對比試驗(yàn)觀察[7]。

2.4 色素提取液在不同pH值下的顏色和吸光度變化測定

在恒溫水浴100℃條件下，用NaOH溶液分別提取天然彩色棕棉纖維、染色棕棉纖維的色素，濃縮提取液，在不同酸堿性條件（用HCL溶液和NaOH溶液依次調(diào)至pH=1，3，5，7，9，11，13）下，用721N型可見光光度計(jì)，固定波長415nm，用去離子水作為參照，分別測定彩棉、染色棉色素提取液在不同pH值下的吸收光度[8]。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同pH值對彩棉纖維顏色、染色棉顏色的影響

從天然彩色棕棉的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖1）和染色棕棉的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖2）可以看出，對于天然彩色棕棉，在酸、堿、中性3 種條件下，顏色發(fā)生很明顯的變化，這是由于棕棉的蠟質(zhì)和果酸保護(hù)層受外界條件作用的影響[5]，其顏色變化總的趨勢是：堿性條件下紅黃色調(diào)增加，即顏色加深；在酸性條件下，綠黃色調(diào)增加，即顏色變淺；對于染色棕棉而言，在酸、堿、中性3種條件下，顏色變化不明顯，染色棉在堿性條件下，由于燒堿具有剝色作用，所以顏色變淺，在中、酸性條件下，顏色幾乎沒有變化。

圖1 天然彩色棕色棉

圖2 染色棕色棉

3.2 不同pH值對色素提取液的顏色和吸光度的影響

用NaOH溶液提取樣品的色素，濃縮提取液在不同酸堿性條件下，發(fā)生顏色變化，且隨著酸堿條件的改變，色素提取液的顏色變化可逆，結(jié)果如表1所示。天然棕色棉其混紡織物提取出的色素溶液在堿性條件下為棕色溶液，酸性條件下為黃色溶液，且隨酸堿性變化，顏色發(fā)生突變。

表2是天然棕色棉、染色棕色棉的色素提取液在不同pH值下的吸光度，所測得的吸光度值來反映色素提取液的顏色變化。吸光度越大，透光率越小，顏色越深；反之，顏色越淺。表中可以看出，天然棕色棉色素提取液的吸光度隨著pH值的變化而呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，隨著pH值的上升，吸光度上升，在酸堿變化處有突變，這與觀察到的色素提取液的色變規(guī)律是一致的。

表1 色素提取液酸堿可逆色變

表2 天然彩色棕棉在不同pH值條件下的吸光度

4 結(jié)論

通過pH值對天然彩棉、染色棉顏色的影響與色素提取液的酸堿變色可逆現(xiàn)象兩種方法鑒別天然彩棉與染色棉，主要得出了以下幾方面結(jié)論：

（1）天然彩棉是含有天然色素的棉花，主要有棕色棉和綠色棉兩種。天然彩棉的顏色會因pH值的改變而發(fā)生變化。天然棕棉在酸性條件下顏色會向綠黃方向變化，明度增大；在堿性條件下會向紅黃方向變化，明度變化很小。

（2）天然棕棉及其混紡織物色素提取液隨酸堿性變化，顏色發(fā)生突變，并且變化過程是可逆的。相對應(yīng)的色素提取液吸光度隨著pH值的變化而呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，在酸堿變化處有突變；而染色棕棉色素提取液的顏色和吸光度不隨著pH值的變化而變化。

（3）可采用pH值對天然彩棉顏色影響和棉纖維色素提取液的酸堿可逆變色反應(yīng)兩種方法鑒別天然棕色棉和染色棕棉，方法簡單快捷有效。

[1] 邱新棉，李付振，包立生. 積極穩(wěn)妥有序發(fā)展我國天然彩色棉[A]. 中國棉花學(xué)會2008年年會論文匯編[C]. 2008. 81-87．

[2] 杜雄明，張?zhí)煺?，袁有? 有色棉的研究利用現(xiàn)狀及展望[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 1997, 13(3):30-32．

[3] 張鎂，吳紅霞，馬長華. 彩棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、超微結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)組成[J]. 印染, 2002，(6):1-4．

[4] 李悅有，千學(xué)德. 彩色棉纖維的超微結(jié)構(gòu)觀察[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2002，28(4): 379-382．

[5] 邱新棉, 周文龍, 李茂松, 等. 天然彩色棉纖維素的遺傳基礎(chǔ)形成及濕處理色素變化規(guī)律的研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2002, 35(6) : 610-615．

[6] 張鎂. 綠色天然彩棉色素穩(wěn)定性研究印染[M]. 北京：中國紡織出版社, 2003.1-6．

[7] 韓光亭, 鄭春曉, 王秋美, 等．pH值對彩棉纖維顏色的影響[J]. 青島大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版)，2003,18(1)．

[8] 劉芳，張坤寶，顧莉琴，等．天然彩色棉與染色棉鑒別方法[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，34(5)．

The identification of Natural colored cotton and dyeing cotton

WU Zi-wei1, CHEN Ji-zhi1, WANG Ke-zuo2, CHEN Yi-ren1*

( 1 College of Textile,Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073,China; 2 Hubei Province Fiber Inspection Bureau, Wuhan Hubei 430061, China)

In order to solve the outstanding problems about the dyed cotton as copycat packaging exist in market consequent, this paper tried to study the identification of natural colored cotton and dyed cotton. Through experiment, we analyzed the effects of the pH value on natural cotton in color and pigment extract,s. We gained the following conclusions: under acidic conditions, natural colored brown cotton will be likely to change to yellow-green. In alkaline conditions, the direction will be yellow and red; acidic and alkaline has a small impact on dyed cottonin color. Natural colored cotton pigment extract,s absorbance have regular changeswith the change ofpH value. But the dyed brown cotton,s pigment extract,s absorbance have no changes with the change ofpH value. So we learned using the effects of the pH value on natural cotton in color and pigment extracting from cotton fibers,acid-base reversible reaction to identify the natural brown cotton and dyed brown cotton, the method is simple and efficient and effective.

Natural Colored Cotton; Dyed Cotton; Identify; The pH Value; Absorbance

TS106.5

A

2095－414X(2013)03－0020－03

陳益人（1964-），女，教授，研究方向：紡織品設(shè)計(jì)及檢驗(yàn).