ИК-спектроскопические исследования структур текстильных материалов с природными красителями
Автор: Сабырханова С.Ш., Битлисли Б.О., Елдияр Г.К., Абзалбекулы Б.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Технология текстиля и одежды, дизайн
Статья в выпуске: 4 (138), 2022 года.
Бесплатный доступ
В научном исследовании рассматриваются функциональные группы красителя из скорлупы орехана для окрашивания текстильных материалов, расширение цветовых возможностей и возможностей, способных противостоять микроорганизмам. Целью исследования является создание природной добавки для экономии ресурсов, безвредной для окружающей среды, природной красящей продукции, простой в изготовлении и применении технологии изготовления. Экстрагирование скорлупы ореха необходимо при окрашивании и отделке тканей и текстиля. На современном этапе является актуальным получение и исследование природных красителей для текстильных материалов. Применение природных красителей позволит улучшить гигиенические свойства изделий и повысить экологичность отделочного процесса. Благодаря активной экстракции натуральных красителей и расширенным цветовым оттенкам возможности внедрения натуральных красителей в текстильную промышленность в будущем высоки. Это связано с тем, что сырьевая база обширна, а соответствие природных красителей международным экологическим стандартам, а также одним из приоритетных направлений, предусмотренных стратегией, является рациональное использование природного сырья. В работе проведены ИК-спектроскопические исследования текстильных материалов с применением разработанных красителей. Для улучшения качества крашения и химических свойств в состав красителей добавлялись различные модифицирующие компоненты. Использование полученного красящего вещества в окрашивании текстильных волокон заменит импорт синтетических текстильных красителей.
Текстиль, природные красители, скорлупа ореха, функциональные группы, ик-спектроскопия
Короткий адрес: https://sciup.org/140296563
IDR: 140296563 | DOI: 10.48184/2304-568X-2022-4-174-179
Текст научной статьи ИК-спектроскопические исследования структур текстильных материалов с природными красителями
Текстильная промышленность продолжает внедрять различные методы в свое производство, чтобы удовлетворить своих клиентов. Усиление конкуренции в отрасли привело к разработке различных синтетических противомикробных и противогрибковых средств.
В настоящее время при лечении многих заболеваний широко применяются препараты на основе лекарственного растительного сырья. Современные фитопрепараты, как правило, сочетают в себе высокую эффективность, относительную безопасность и широту терапевтического действия. Однако многие лекарственные растения остаются недостаточно изученными в плане химического состава.
Цель данной работы – исследовать функциональные группы текстильного материала, окрашенного натуральными красителями из скорлупы ореха и с добавлением нейтральных солей в состав красителя.
Материалы и методы исследований
ИК-спектры исследуемых образцов текстильных материалов с различными видами природных красителей получены на спектрометре Prestige – 21 с приставкой нарушенного полного внутреннего отражения. Приставки НПВО позволяют анализировать образцы текстильного материала без их специальной подготовки. Возможность расширения спектрального диапазона 4000см -1 – 350см -1.
Для исследования использовалась ткань на основе хлопка и полиэстера, которая была произведена на текстильной фабрике AZALA для верха обуви. Состав ткани: 48% хлопок, 52% полиэстер, вид переплетения 2/2.
Красители для текстильных материалов получены из скорлупы грецкого ореха. Технология получения красителя описана в работе [11].
В состав красителя были добавлены модифицирующие компоненты алюмокалиевые квасцы [KAl(SO4)2 12H2O] и сульфат меди (CuSO4.5H2O).
Обзор литературы
Некоторые природные красители, экстрагируемые с разных растении, обладают противомикробными и противогрибковыми свойствами.
Учитывая внедрение в текстильную промышленность различных методов, избегая синтетических красителей, которые выделяют токсичные веществ к окружающую среду, приводит к разработке новых составов натуральных красителей, чтобы удовлетворить потребителей [1,2].
Натуральные красители появились во множестве биологических и медицинских препаратах, таких как противомикробные, противогрибковые, текстильные и т.д. [3]. Было установлено, что натуральные красители и пигменты, содержащие OH и COOH, действовали как хороший сенсибилизатор и повышали проводимость солнечного элемента [4]. Красящим компонентом, присутствующим в скорлупе грецкого ореха, является юглон (CI 75500) - нафтохинон (5гидрокси-1,4-нафтохинон), придающий текстильной подложке коричневый оттенок [5]. Использование натуральных красителей в нанотехнологиях для синтеза металлических наночастиц в настоящее время популяризируется во всем мире благодаря постоянным усилиям любителей природы [6,7].
Химические соединения в натуральных красителях могут не только помочь бороться с конкретными заболеваниями, но и могут быть профилактическими, улучшая общее состояние здоровья [8]. Их содержание может варьироваться в зависимости от вида, местоположения, роста, возраста, сезона сбора урожая, условий сушки и других факторов [9]. Широко используемым методом является инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (ИК-спектрос-копия). Одной из существенных особенностей ИК-спектрос-копии является возможность одновременного определения различных компонентов в одном и том же образце с помощью одного инструментального измерения [10].
Результаты и их обсуждение
Результаты ИК-спектроскопического исследования образца текстильного материала, окрашенного разработанным красителем на основе скорлупы ореха, представлены на рисунке 1. Слабая полоса поглощения в области 1624 см -1 связана с валентными колебаниями С=С несопряженных соединений с фенилом.
Полоса поглощения 1357 см -1 относится к нитроциклогексану и нитроциклопентану. Они относятся к вторичным алкильным нитросоединениям и поглощаются около нижних пределов указанных интервалов. У 1-метил - 2-нитроциклопропана наблюдается заметное уменьшение обеих частот поглощения (1538 и 1357 см -1 ), но оно, вероятно, вызвано эффектом сопряжения циклопропанового цикла.
В области 1250-1020 см -1 наблюдается наличие амидокислот, которые соответствуют частоте 1225 см -1 или близкой к этому значению. Это полоса поглощения группы СООН, обусловленная валентными колебаниями С — О или деформационными колебаниями ОН. Валентные колебания С— N в области 1220—1020 см -1 относятся к алифатическим аминам.
Полосы ~894 в спектре приписывают к деформационным колебаниям связей С-Н в алкенах.
112,5 %T 110
107,5
102,5
97,5
92,5
87,5
82,5
4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
IR Prestige 21 (ATR Miracle) 1/cm
Рисунок 1 – ИК-спектр текстильного материала, окрашенного красителем на основе скорлупы ореха
ИК-спектроскопическое исследование структуры образца текстильного материала, окрашенного красителем на основе скорлупы ореха с добавлением алюмокалиевых квасцов, представлено на рисунке 1.
Слабые полосы поглощения в области 3259 – 32326 см -1 относятся к связям O–H stretch, H-bonded и наблюдается наличие аминов и карбоновых кислот.
Сильная полоса поглощения в области 1250-1020 см-1 связана с наличием амидокислот. Также наблюдается слабая полоса поглощения в области 1624 см-1, которая связана с валентными колебаниями С=С несопряженных соединений с фенилом.
В ИК - спектре образца текстильного материала с добавлением в состав красителя сульфата меди (рис. 3) имеются сле-дующие полосы поглощения: валентные колебания С=С несопряженные с фенилом 1624 см -1 , вторичные алкильные нитросое-динения 1357 см -1 , амидокислот 1225 см -1 , алифатические амины 1220—1020 см -1 .
%T
107,5
102,5
97,5
92,5
87,5
4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
IR Prestige 21 (ATR Miracle) 1/cm
Рисунок 2 – ИК-спектр текстильного материала, окрашенного красителем на основе скорлупы ореха с добавлением алюмокалиевых квасцов
Рисунок 3 – ИК-спектр текстильного материала окрашенного красителем на основе скорлупы ореха с добавлением сульфата меди
Заключение, выводы
В работе проведены ИК-спектроскопи-ческие исследования текстильных материалов с применением разработанных красителей. В результате выявлены следующие полосы поглощения: валентные колебания С=С несопряженные с фенилом 1624 см -1 , вторичные алкильные нитросоединения 1357 см -1 , амидокислот 1225 см -1 , алифатические амины 1220—1020 см -1 . Применение природных красителей позволяет улучшить гигиенические свойства изделий и повысить экологичность отделочного процесса.
Список литературы ИК-спектроскопические исследования структур текстильных материалов с природными красителями
- Sabyrkhanova, S.Sh., Bitlisi, B.O., Yeldiyar G.K. (2022) Comparative analysis of the market of the leading countries of the world and Kazakhstan for the production of textile materials used in the shoe industry // Tехнология текстильной промышленности. 2022. Том 1(397), с.18-22. (eng) doi 10.47367/0021-3497_2022_1_18
- Fernandez-Agullo A., Pereira E.,. Freire M.S, Valentao P., Andrade P.B., GonzalezAlvarez J., Pereira J.A. Influence of solvent on the antioxidant and antimicrobial properties of walnut (Juglans regia L.) green husk extracts,// Industrial crops and products, 2013. Vol. 42, PP.126–132.
- Ebrahimi I., Gashti M.P. Extraction of juglone from pterocarya fraxinifolia leaves for dyeing, anti-fungal finishing, and solar UV protection of wool, // Coloration Technology. 2015. Vol. 131(6), PP.451–457.
- Narayan M.R. Dye sensitized solar cells based on natural photosensitizers, // Renewable and sustainable energy reviews. 2012. Vol. 16(1), PP.208–215.
- Ghaheh, F. S., Nateri, A. S., Mortazavi, S. M., Abedi, D., & Mokhtari, J. The effect of mordant salts on antibacterial activity of wool fabric dyed with pomegranate and walnut shell extracts //Coloration Technology. 2012. Vol. 128(6). PP.473-478.
- Kumar B., Smita K., Angulo Y., Cumbal L. Green synthesis of silver nanoparticles using natural dyes of cochineal //Journal of cluster science. 2016. Vol. 27(2). PP.703-713.
- Goudarzi M., Mir N., Mousavi-Kamazani M., Bagheri S., Salavati-Niasari M. Biosynthesis and characterization of silver nanoparticles prepared from two novel natural precursors by facile thermal decomposition methods, // Sci. Rep. 2016. Vol.6, PP.32539.
- Enina V. Veselība Pie Mājas Sliekšna. 100 Populārākie Ārstniecības Augi Latvijā //Riga: Zvaigzne ABC. – 2017.
- Heinrich M. Quality and safety of herbal medical products: regulation and the need for quality assurance along the value chains //British Journal of Clinical Pharmacology. 2015. Vol. 80, PP.62-66.
- Moros J., Garrigues S., de la Guardia M. Vibrational spectroscopy provides a green tool for multi-component analysis //TrAC Trends in Analytical Chemistry. – 2010. – Т. 29(7), PP.578-591.
- Sabyrkhanova S.Sh., Behzat O.B., Yeldiyar G.K. (2022). Dyeing the cotton with extract of onion peels, walnut shell and (tanacetum) tansy, Tехнология текстильной промышленности. Том 1(397), С.212-217. (eng).
