摘要
随着纺织品市场需求由实用型向兼具特殊功能的智能型、时尚型、医疗保健型转变，pH响应变色纺织品的开发也引起了研究者的广泛关注。现阶段用于制备酸碱变色纺织品的大多为pH指示剂等化学染料，这些染料存在不安全性甚至致癌性，天然染料从植物中提取，无毒无害，具有抗菌抑菌、抗紫外、保健防护等功能。基于天然染料开发的pH响应型变色纺织品，同时兼具绿色环保、医疗保健、智能化等特性，具有广泛应用前景。 本课题探讨了不同提取剂对色素颜色的影响及色素在不同pH下的变色性能；采用紫外可见光谱、高效液相色谱对色素结构进行表征，揭示了色素的变色机理；分析不同染色工艺（pH、媒染剂）对织物颜色参数的影响，制备pH响应变色棉（真丝）织物；探讨了pH值、媒染剂、媒染方法对织物pH响应变色性能的影响，研究了织物变色响应时间、变色可逆性。结果表明： （1）助提剂提取的茜草色素在430nm处存在明显吸收峰；茜草提取色素在不同pH范围内，呈现黄色（pH值=3-5）→橙色（pH值=6）→粉红色（pH值=7）→浅红色（pH值=8）→深红色（pH值=9-11）的颜色变化；紫外光谱、高效液相色谱表明提取茜草色素的主要成分为茜素，揭示了茜草提取色素的变色机理，即分子中的酚羟基在pH值增加时，质子转移导致电子排布改变，产生不同的电子构象，从而生成不同的颜色。茜草酸性和碱性条件下染色的织物分别为黄色和红色；媒染织物的色相不变，色深值增加。在不同pH环境下，直接染色的黄色谱棉织物呈现黄色（pH值=3-6）→浅红紫色（pH值=7-8）→深红紫色（pH值=9-11）的颜色变化；直接染色的红色谱织物呈现橘红色（pH值=3-6）→红紫色（pH值=7-8）→深红色（pH值=9-11）的颜色变化；媒染织物的pH变色情况与直接染色基本一致，均能循环变色10次，媒染织物的变色稳定时间长于直接染色织物；红色谱织物的pH变色稳定时间大于黄色谱织物，变色灵敏度稍差。 （2）不同浓度乙醇提取的姜黄色素在420nm处均有吸收峰；姜黄色素在pH值=3-11范围内呈亮黄色（pH值=3-7）→橘黄色（pH值=8）→红棕色（pH值=9-10）→棕色（pH值=11）的颜色变化；高效液相色谱表明，姜黄提取液的主要成分为姜黄素，揭示了姜黄色素的变色机理，即色素分子中的酚羟基随着pH改变，给、吸电子基离子化，电子构象改变而产生色变。姜黄色素在酸性条件下对棉、真丝织物染色均呈现黄色，碱性条件均不上染；媒染织物色相不变，色深值增加。在不同的pH环境下，直接染色棉织物呈现黄色（pH值=3-6）→橘黄色（pH值=7）→红色（pH值=8-9）→红棕色（pH值=10-11）的颜色变化；直接染色真丝织物呈鹅黄色（pH值=3-7）→金黄色（pH值=8）→橘黄色（pH值=9）→红棕色（pH值=10-11）的颜色变化，媒染棉织物、真丝织物的变色情况与直接染色基本一致，均能循环变色10次。相比于直接染色织物，媒染织物的pH变色稳定时间变化不大。 （3）酸性提取的紫甘薯色素在525nm处有明显的吸收峰；提取色素在不同pH的环境中，呈现品红色（pH值=3）→红紫色（pH值=4-6）→紫色（pH值=7）→蓝色（pH值=8）→蓝绿色（pH值=9-10）→绿色（pH值=11）的颜色递变；高效液相色谱表明，酸性提取物检测出7种花色苷特征吸收峰组分，揭示了色素分子的变色机理，即不同pH条件下，分子在黄盐阳离子、假醇碱、醌型碱及查尔酮四种结构间相互转化，从而产生颜色变化。酸性条件下染色织物呈粉紫色，中性及碱性条件色素不上染；除FeSO4媒染色织物为灰色外，其余媒染织物色相与直接染色一致。在不同pH环境下，FeSO4同媒染色织物呈现酸红碱灰的pH响应变色规律，直接染色及其余媒染染色的织物的pH变色规律与色素提取液一致，均为酸红碱绿，均能实现循环变色10次，媒染织物的变色稳定时间比直接染色织物稍长。另外，实验中特别发现，虽然紫甘薯色素制备的直接染色和媒染染色织物褪色牢度较差，但褪色后的白色织物，也能在不同pH环境中，呈现的酸红碱绿、酸红碱灰（FeSO4同媒）的变色规律。
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