NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHUỘM MÀU CỦA CÂY MÂM XÔI LÊN VẢI COTTON CÓ SỰ HỖ TRỢ CỦA TÁC NHÂN CẨN MÀU by Dạy Kèm Quy Nhơn Official

KHẢ NĂNG NHUỘM MÀU CỦA CÂY MÂM XÔI

vectorstock.com/24597468

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHUỘM MÀU CỦA CÂY MÂM XÔI LÊN VẢI COTTON CÓ SỰ HỖ TRỢ CỦA TÁC NHÂN CẨN MÀU WORD VERSION | 2022 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

IA L

OF F

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

QU Y

NH ƠN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHUỘM MÀU CỦA CÂY MÂM XÔI LÊN VẢI COTTON CÓ SỰ HỖ TRỢ CỦA TÁC NHÂN CẨN MÀU

Giảng viên hướng dẫn: TS. PHẠM THỊ HỒNG PHƯỢNG Sinh viên thực hiện

: ĐẶNG THỊ MỸ AN

MSSV: 14123341

KÈ

Lớp: DHHO10D

DẠ

Khoá: 2014 - 2018

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH

OF F

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

IA L

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

QU Y

NH ƠN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHUỘM MÀU CỦA CÂY MÂM XÔI LÊN VẢI COTTON CÓ SỰ HỖ TRỢ CỦA TÁC NHÂN CẨN MÀU

Giảng viên hướng dẫn: TS. PHẠM THỊ HỒNG PHƯỢNG Sinh viên thực hiện

: ĐẶNG THỊ MỸ AN

MSSV: 14123341

Lớp: DHHO10D

DẠ

KÈ

Niên khóa: 2014 – 2018

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2018

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

MSSV

: 14123341

Ngành

: Công nghệ Hóa học

Lớp

: DHHO10D

OF F

Họ và tên sinh viên: Đặng Thị Mỹ An

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

IA L

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM

1. Tên đề tài khóa luận/ đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu khả năng nhuộm màu của

2. Nhiệm vụ:

NH ƠN

cây mâm xôi lên vải cotton có sự hỗ trợ của tác nhân cẩn màu.

Tổng quan về thuốc nhuộm có nguồn gốc tự nhiên.

Giới thiệu về cây mâm xôi và vải cotton 100%.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết dịch từ cây mâm xôi: • Nhiệt độ chiết

• Thời gian chiết

QU Y

• Tỉ lệ chiết -

Tối ưu hóa quá trình chiết dịch từ cây mâm xôi.

Kiểm tra sự thay đổi tính chất của vải sau nhuộm bằng phương pháp kiểm tra định tính và định lượng, phân tích hóa lí: • Cường độ màu

• Các chỉ tiêu về độ bền với gia công ướt: giặt, Clo, mồ hôi.

KÈ

• Xác định độ tăng khối • Xác định thành phần các chất mang màu có trong dịch chiết • Xác định cấu trúc vải sau nhuộm

3. Ngày giao khóa luận/ đồ án tốt nghiệp: ngày 08 tháng 09 năm 2017

DẠ

4. Ngày hoàn thành khóa luận/ đồ án tốt nghiệp; ngày 25 tháng 05 năm 2018 5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Thị Hồng Phượng. Tp. HCM, ngày 25 tháng 05 năm 2018

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

IA L

BCN KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

TRƯỞNG KHOA

TS. Phạm Thị Hồng Phượng

DẠ

KÈ

QU Y

NH ƠN

OF F

PGS.TS Nguyễn Văn Cường

LỜI CẢM ƠN

Trải qua bốn năm học tập và rèn luyện tại Khoa Công nghệ Hóa học – Trường

Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh với sự quan tâm và tận tình dạy dỗ

IA L

của các Thầy, Cô đã giúp em đạt được những kiến thức cả trong lĩnh vực chuyên môn để làm hành trang tạo dựng tương lai cho riêng bản thân.

Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Công

nghiệp TP.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất cho em được học tập và rèn luyện bản thân trong suốt quá trình học tập tại trường.

OF F

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Cường – Trưởng khoa Công nghệ Hóa học và các Thầy, Cô công tác tại Khoa, đặc biệt là các Thầy, Cô Bộ môn Hóa – Vật liệu đã tận tình chỉ dạy cho chúng em không chỉ là kiến thức về chuyên môn mà còn cả kiến thức về xã hội và cuộc sống để ứng dụng trong đời sống và

NH ƠN

công việc sau này.

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Phạm Thị Hồng Phượng đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều thời gian và tâm huyết để giúp em hoàn thành bài Đồ án chuyên ngành đúng thời gian quy định với kết quả tốt nhất. Bên cạnh kiến thức trong sách vở, cô còn tạo cho chúng em khả năng làm việc nhóm, khơi dậy khả năng tự tìm hiểu kiến thức bằng niềm đam mê, giúp chúng em tư duy suy nghĩ hơn và từng bước trưởng thành, đủ khả năng để có thể vững bước trong tương lai.

QU Y

Xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình, ba mẹ người đã làm chỗ dựa tinh thần giúp con vượt qua những khó khăn vất vả để đi đến cuối chặng đường đại học, hoàn

TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 Sinh viên thực hiện

DẠ

KÈ

thành quá trình học tập và đạt được thành công như ngày hôm nay.

Đặng Thị Mỹ An

MỤC LỤC

IA L

LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................. 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT..................................................11

1.1. Tổng quan về chất màu tự nhiên. ........................................................11 1.1.1. Phân loại theo màu sắc..................................................................11 1.1.2. Phân loại theo cấu trúc hóa học .....................................................14

OF F

1.2. Lịch sử phát triển của ngành công nghệ dệt nhuộm ở nước ta.............15 1.3. Thuốc nhuộm thiên nhiên từ cây mâm xôi............................................16 1.3.1. Đặc điểm về nguồn gốc .................................................................16 1.3.2. Đặc tính thực vật ...........................................................................17 1.3.3. Công dụng cây mâm xôi trong thực phẩm và y học ........................17

NH ƠN

1.3.4. Thành phần hóa học ......................................................................17 1.4. Giới thiệu về chất cẩn màu ..................................................................25 1.5. Giới thiệu về vải cotton (Xơ bông) .......................................................26 1.5.1. Đặc điểm .......................................................................................26 1.5.2. Tính chất hóa học cellulose............................................................27 1.6. Tổng quan về quá trình trích ly ............................................................28 1.6.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly ..................................28

QU Y

1.6.2. Trích ly chất màu tự nhiên bằng phương pháp chiết ngâm .............29 1.7. Tổng quan nhuộm ...............................................................................29 1.7.1. Phương pháp nhuộm tận trích (nhuộm gián đoạn) .........................29 1.8. Giới thiệu về màu sắc và lý thuyết màu................................................30 1.8.1. Bản chất màu trong tự nhiên ..........................................................30

1.8.2. Sự hấp thụ của ánh sáng ...............................................................31 1.8.3. Sự khác nhau giữa các màu ..........................................................33

KÈ

1.9. Đánh giá độ bền màu của vật liệu nhuộm ............................................35 1.9.1. Quy định mẫu thử ..........................................................................35 1.9.2. Phương pháp đánh giá độ bền màu giặt ........................................36

1.9.3. Phương pháp đánh giá độ bền màu với mồ hôi ..............................37 1.9.4. Phương pháp đánh giá độ bền màu với Cl .....................................38

DẠ

1.10. Các phương pháp phân tích cấu trúc .................................................38 1.10.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS (Phương pháp trắc quang phân tử) ........................................................................38

IA L

1.10.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR)...........................................40 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .......................................................................41 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu .........................................................41

2.1.1. Mục tiêu của đề tài.........................................................................41 2.1.2. Nội dung nghiên cứu......................................................................41 2.2. Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ sử dụng ..........................................41

OF F

2.2.1. Nguyên liệu ...................................................................................42 2.2.2. Hóa chất sử dụng ..........................................................................42 2.2.3. Thiết bị và dụng cụ ........................................................................43 2.3. Quy trình tiến hành nghiên cứu............................................................44 2.3.1. Chuẩn bị nguyên liệu .....................................................................46

NH ƠN

2.3.2. Khảo sát yếu tố nhiệt độ đối với dịch chiết từ cây mâm xôi .............46 2.3.3. Khảo sát yếu tố thời gian đối với dịch chiết từ cây mâm xôi............46 2.3.4. Khảo sát yếu tố tỷ lệ chiết đối với dịch chiết từ cây mâm xôi ..........46 2.3.5. Quy trình nhuộm vải cotton bằng dịch chiết từ cây mâm xôi ...........46 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .........................................................46 3.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ đối với quá trình chiết dịch từ cây mâm xôi ..46 3.2. Kết quả khảo sát thời gian đối với quá trình chiết dịch từ cây mâm xôi .46

QU Y

3.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ chiết đối với quá trình chiết dịch từ cây mâm xôi ..............................................................................................................46 3.4. Kết quả tối ưu hóa quá trình trích ly chất màu từ cây mâm xôi .............46 3.4. Kết quả nghiên cứu tối ưu hóa quá trình nhuộm vải cotton bằng chất màu trích ly từ cây mâm xôi........................................................................46

3.4.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ nhuộm vải cotton bằng chất màu trích ly từ cây mâm xôi ....................................................................................46

KÈ

3.4.2. Kết quả khảo sát thời nhuộm vải cotton bằng chất màu trích ly từ cây mâm xôi ............................................................................................46 3.4.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ nhuộm vải cotton bằng chất màu trích ly từ cây mâm xôi ............................................................................................46

DẠ

3.4.4. Kết quả khảo sát pH nhuộm vải cotton bằng chất màu trích ly từ cây mâm xôi ............................................................................................46 3.4.5. Kết quả nghiên cứu tối ưu hóa quá trình nhuộm vải cotton bằng chất màu trích ly từ cây mâm xôi có sự hỗ trợ của tác nhân cẩn màu ......46

3.5. Kết quả phân tích dịch chiết và sản phẩm nhuộm ...............................47

IA L

3.5.1. Kết quả chụp phổ FT-IR của dịch chiết trước và sau nhuộm ..........47 3.5.2. Kết quả chụp phổ LCMS của dịch chiết trước và sau nhuộm..........47 3.5.3. Kết quả chụp phổ FT-IR của vải trước và sau nhuộm.....................47

3.5.4. Kết quả kiểm tra độ bền màu của vải cotton nhuộm bằng chất màu trích ly từ cây mâm xôi .....................................................................47 KẾT LUẬN ....................................................................................................47

OF F

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................47

DẠ

KÈ

QU Y

NH ƠN

PHỤ LỤC ......................................................................................................47

IA L

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của xã hội, ngành công nghiệp dệt nhuộm ở nước ta

đang phát triển nhanh chóng, tiến bộ song song với sự phát triển của xã hội loài

người. Dệt may là một ngành xuất khẩu lớn của Việt Nam, với hơn 5000 doanh

nghiệp và sử dụng 2,5 triệu lao động. Ngày nay, công nghiệp phát triển, thuốc nhuộm được sử dụng nhiều trên thế giới và tại Việt Nam hầu hết là thuốc nhuộm

OF F

tổng hợp. Ngoài những lợi ích tích cực của nó trong sự phát triển kinh tế xã hội, ngành công nghiệp dệt của nhiều nước sản xuất, dệt vải trên thế giới, ngành dệt may Việt Nam đang phải đối diện với bài toán ô nhiễm môi trường do nước thải nhuộm dư lượng hóa chất lớn khi thải ra môi trường từ khâu nhuộm – hoàn tất vải của

NH ƠN

mình. Cho đến thời điểm hiện tại thì số lượng cơ sở sản xuất ngành dệt may đang phát triển một cách nhanh chóng và chưa theo đúng quy hoạch của Chính phủ. Phần lớn các cơ sở dệt nhuộm chưa có sự đầu tư thích đáng cho công tác xử lý chất thải và chưa quan tâm đúng mức đến vấn đề bảo vệ môi trường. Đặc điểm của công nghiệp gia công dệt nhuộm hiện nay là trải qua nhiều công

QU Y

đoạn khác nhau với các loại hóa chất khác nhau được sử dụng cho các quy trình gia công khác nhau. Có một chuỗi dài các công đoạn gia công ướt yêu cầu đầu vào là nước, hóa chất, năng lượng và tạo ra chất thải trong mỗi công đoạn. Nét đặc trưng khác của ngành công nghiệp dệt nhuộm là các yêu cầu rất khác nhau về chủng loại, mẫu mã và màu sắc của vải tạo nên sự thay đổi rất bình thường về tải trọng và khối

lượng chất thải phát sinh. Đáng chú ý, trong nước thải nhuộm gồm những hỗn hợp phức tạp, các hóa chất dư thừa như phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt , chất điện

KÈ

ly, chất ngấm, chất tạo môi trường, men, chất oxy hóa dưới dạng ion, các kim loại nặng và các tạp chất tách ra từ xơ sợi. Với các loại vải càng sử dụng nhiều xơ sợi tổng hợp như polyester thì càng dùng nhiều thuốc nhuộm và các chất hỗ trợ khó

hoặc không phân giải vi sinh, dẫn tới lượng chất gây ô nhiễm môi trường trong

DẠ

nước thải ngày càng cao. Tình trạng ô nhiễm môi trường từ nước thải nhuộm ảnh hưởng lớn đến hệ sinh

thái động thực vật. Nước thải sinh ra từ dệt nhuộm thường có nhiệt độ cao, độ pH

IA L

lớn, chứa nhiều loại hóa chất, thuốc nhuộm khó phân hủy, độ màu cao. Nếu không được xử lý tốt, nước thải do dệt nhuộm sẽ gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm. Điều đó ảnh hưởng đến đời sống của vi sinh

vật như ngăn cản các quá trình quang hợp, ảnh hưởng khả năng tích tụ sinh học của

các sinh vật trong nước làm giảm tính thẩm mỹ môi trường. Hệ quả trực tiếp là các con sông biến thành màu xanh, nâu, đỏ, tím, trở thành các con kênh, rạch bốc mùi

OF F

hôi thối. Người dân không thể canh tác, nuôi trồng hay đánh bắt thủy hải sản trên dòng sông. Các doanh nghiệp bị lên án trên các mặt báo, bị cơ quan chức năng môi trường xử lí phạt hành chính, thậm chí bị rút giấy phép kinh doanh.

Chính vì vậy, vấn đề giảm thiểu ô nhiễm môi trường ngành dệt may được xem

NH ƠN

là một trong những vấn đề cấp thiết để góp phần giảm thiểu mức thấp nhất tình trạng ô nhiễm hiện nay. Xử lí triệt để vấn đề thải nước thải nhuộm chưa qua xử lí hoặc xử lí không đúng quy định ra ngoài môi trường. Trước thách thức đó, sử dụng thuốc nhuộm có nguồn gốc tự nhiên đối với ngành dệt nhuộm hiện nay là hướng giải quyết vấn đề cấp thiết này môt cách hiệu quả nhất. Nó không những góp phần đáng kể trong việc bảo vệ môi trường tránh khỏi nguy hiểm mà còn giúp cho ngành

QU Y

công nghiệp bền vững và thân thiện với môi trường.

Nhằm góp phần ổn định sản xuất và bảo vệ môi trường, trong Chiến lược phát triển ngành công nghiệp dệt may Việt Nam đến năm 2018, định hướng đến năm 2025, một trong những mục tiêu quan trọng mà ngành dệt may đặt ra là phát triển gắn bó với bảo vệ môi trường và xu thế dịch chuyển lao động nông nghiệp nông

DẠ

KÈ

thôn.

IA L

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT

1.1. Tổng quan về chất màu tự nhiên. Từ thời thượng cổ loài người đã biết sử dụng thuốc nhuộm thiên nhiên lấy từ

thực vật và động vật. Trừ màu xanh và đỏ alizarin có độ bền màu cao, nhìn chung thuốc nhuộm thiên nhiên có độ bền màu thấp, nhất là với ánh sáng, cường độ màu

OF F

nhỏ do chứa trong phân tử hệ thống mang màu kém bền. Hơn nữa hiệu suất khai thác thuốc nhuộm được tạo ra rất ít, dẫn đến giá thành cao. Vậy nên đến nay hầu hết thuốc nhuộm thiên nhiên đã bị thay thế bằng thuốc nhuộm tổng hợp, số ít còn lại chủ yếu được dùng nhuộm trong thực phẩm hoặc nhuộm vải của các dân tộc ít

NH ƠN

người theo phong tục cổ truyền.

1.1.1. Phân loại theo màu sắc. Đến nay người ta đã xác định được công thức cấu tạo của một số thuốc nhuộm thiên nhiên theo từng loại màu, từ đó đánh giá được tính chất sử dụng của chúng. − Thuốc nhuộm thiên nhiên màu vàng:

Tấc cả thuốc nhuộm tự nhiên màu vàng đều có nguồn gốc thực vật. Màu vàng quan trọng hơn cả được dùng trong nhiều thế kỉ qua là rezeda. Khi phối nó với màu

QU Y

xanh chàm sẽ nhận được màu xanh lục gọi là màu Lincon tuyệt đẹp. Màu vàng hay vàng nâu phải kể đến flavon, polyene, pyran, iso-quinoline. Mỗi phân lớp hóa học chứa nhiều nhóm màu đa dạng, chẳng hạn pyran colorants chứa 2 nhóm lớn là xanhthons và flavonoids (flavones, isoflavones, flavonols…). Chính đi ều này đã

KÈ

góp phần tạo ra cho chất màu tự nhiên sự đa dạng và phong phú.

DẠ

Lutein

Zeaxanthin

IA L

Hình 1.0.1: Công thức màu vàng Lutein lấy từ lòng đỏ trứng gà và zexanthin lấy từ bắp

− Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ:

Khác với các màu vàng, ba trong số bốn thuốc nhuộm màu đỏ tự nhiên

OF F

(camec, cosenil, lac) có nguồn gốc động vật, song màu đỏ quan trọng nhất vẫn là marena hay còn gọi là alizarin thu được từ thực vật. Tấc cả các thuốc nhuộm màu đỏ kể trên đều là dẫn xuất hydroxyl của antraquinon. Các dẫn xuất khác nhau của chúng còn có ứng dụng đến ngày nay có ánh màu tươi và độ bền màu rất cao với

NH ƠN

ánh sáng. Vì vậy có thể nói rằng thuốc nhuộm tự nhiên màu đỏ có độ bền màu với các chỉ tiêu cao hơn nhiều so với các nhóm màu vàng. Cấu tạo của thuốc nhuộm tự nhiên màu đỏ tía đã được Fridlender tìm ra vào năm 1909, đó chính là 6,6’ – dibromindigo. Gần đây từ thân lá của cây Dacathais orbi người ta đã xác định được quá trình tạo thành màu đỏ tía này. Hợp chất ban đầu là tirindocxysunfat có màu ghi, khi thủy phân bằng men nó sẽ chuyển thành tirindocxyl, một phần bị oxy hóa bằng oxy không khí đến 6-brom-2-metyl-tioindoleninon. Sau đó hợp chất

QU Y

tirindocxysunfat lại kết hợp với tirindocxyl để thành phức 1:1 kiểu quihydron (tiriverdin), dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời biến thành 6,6’ – dibromindigo là

DẠ

KÈ

gốc màu đỏ tía.

Hình 1.0.2: Công thức cấu tạo thuốc nhuộm tự nhiên màu đỏ tía

− Thuốc nhuộm thiên nhiên màu xanh chàm:

IA L

Trong các màu xanh thiên nhiên có màu xanh vaida và mùa xanh chàm được

dùng đến nay. Lúc đầu người ta cho rằng đó là hai màu khác nhau, về sau mới biết chúng giống nhau về cấu tạo hóa học và chính là inđigo tách được từ họ chàm có

OF F

tên khoa học là Indigofera tinctoria L, có công thức hóa học:

NH ƠN

Hình 1.0.3: Công thức cấu tạo của thuốc nhuộm Indigotin Người cổ đại chiết lấy thuốc nhuộm chàm tự nhiên từ một vài loài thực vật cũng như một trong hai loài ốc biển (Hexaplex trunculus hay Haustellum brandaris) nổi tiếng của người Phoenicia. Hiện nay, đã có công trình nghiên cứu đã tìm thấy màu chàm còn có trong loài Lồng mức ngờ Wrightia dubia (Sims). Spreng thuộc họ Trúc đào (Apocynaceae) được phân bố nhiều ở Đèo Bảo Lộc, Bảo Thuận, Lâm

QU Y

Đồng nhưng gần như tất cả thuốc nhuộm màu chàm ngày nay đều được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp.

Hiện nay indigo là một trong hai thuốc nhuộm thiên nhiên vẫn còn có ý nghĩa thực tế tuy nó đã được tổng hợp và chế tạo ở quy mô công nghiệp.

− Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đen: Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đen có ý nghĩa thực tế duy nhất là màu đen

KÈ

campec, nó được biết từ năm 1500, nhưng đến năm 1812 mới thực sự có ý nghĩa thực tế khi một nhà hóa học Pháp đã tìm thấy nó có khả năng tạo thành phức không tan với muối kim loại có màu đen. Khi mới tách từ gỗ campec ra, hợp chất ban đầu

có màu đỏ gọi là hematein, khi kết hợp với muối crom nó chuyển thành màu đen vì

DẠ

thế mà gỗ campec trở nên có giá trị.

IA L

NH ƠN

OF F

Hematein có công thức sau:

Mặc dù chưa biết cụ thể cấu tạo của phức kim loại này nhưng người ta cho rằng nó có cấu trúc đại phân tử, trong đó ion crom liên kết với phân tử hematein để tạo thành phức. Cần nhấn mạnh rằng đa số thuốc nhuộm tổng hợp màu đen dùng trong ngành dệt và mộtHình số ngành với hai thuốc nhuộm thành phần, 1.0.4:nhuộm Công thức cấuhay tạo nhiều của Hematein vì thuốc nhuộm màu đen có màu không tươi khi dùng riêng. Màu đen campec được dùng như là thuốc nhuộm đơn, riêng biệt, để nhuộm tơ tằm, da và một vài vật liệu

QU Y

khác, vẫn có ý nghĩa đến bây giờ.

Thuốc nhuộm tự nhiên có các ưu điểm như không độc, không gây dị ứng nguy hiểm cho da, ít gây ô nhiễm với môi trường. Trừ màu xanh chàm và màu đỏ alizanin có độ bền màu cao, phần lớn thuốc nhuộm tự nhiên có độ bền màu thấp, nhất là với ánh sáng. Hơn nữa hiệu suất khai thác thuốc nhuộm từ thực vật rất thấp,

phải dùng nhiều tấn nguyên liệu mới thu được một kilogram thuốc nhuộm nên giá

KÈ

thành rất cao.

Dioscorides mô tả thuốc nhuộm thực vật của thế giới cổ đại: Cây thiên thảo

(thứ cây rễ có chất đỏ dùng làm thuốc nhuộm) cho màu đỏ, trong những năm qua

thuốc nhuộm màu đỏ được lấy từ thực vật. Cây nghệ tây (Crocus sativus) cho màu vàng. Cây tùng lam (Isatis tincloria) cho màu xanh. Vỏ cây sồi, vỏ ngoài cây óc

DẠ

chó, các nhánh của cây đậu chổi, hoa lựu. 1.1.2. Phân loại theo cấu trúc hóa học

Indogoid: loại thuốc nhuộm này trước kia có nguồn gốc từ thực vật màu

IA L

−

xanh sẫm trích từ lá cây chàm. −

Anthraquinone: hầu như thuốc nhuộm đỏ tự nhiên được dựa trên cấu trúc của

anthraquinoid đều có nguồn gốc từ thực vật khoáng sản. Cây thiên thảo, cánh kiến, sâu kemes, cánh kiến đỏ đều là loại thuốc nhuộm đỏ có kiểu cấu trúc đó. −

Alphanaphthoquinones: ví dụ điển hình của lớp này là lawsone (henna),

OF F

trồng chủ yếu ở Ấn Độ và Ai Cập. Một thuốc nhuộm tương tự juglone, thu được từ vỏ quả óc chó chưa chín. −

Flavonoids: là một nhóm hợp chất tự nhiên lớn thường gặp trong thực vật, có

ở phần lớn các bộ phận của thực vật bậc cao, đặc biệt là ở hoa (màu vàng trong hoa

NH ƠN

hòe…). Flavonoid có khung cơ bản là C6 – C3 – C6 gồm hai vòng benzene A và B nối nhau qua một mạch 3 carbon, cấu trúc có thể là vòng kín mở. Trong thực vật, flavonoid tồn tại chủ yếu ở hai dạng: dạng tự do (aglycol) và dạng liên kết với glucid (glycozit). Trong đó, dạng glycol thường tan trong các dung môi hữu cơ như ete, aceton, cồn nhưng hầu như không tan trong nước, còn dạng glycozit thì tan trong nước nhưng không tan trong các dung môi không phân cực như aceton, benzene, chloroform.

Di-hydropyrans: liên quan chặt chẽ trong cấu trúc hóa học flavon thay thế di-

QU Y

−

hydropyrans, hợp chất màu đậm trên len, lụa và bông như cây vang, brazil gỗ và sappan gỗ là những ví dụ phổ biến. −

Anthocyanidins: thuộc nhóm chất màu tự nhiên tan trong nước lớn nhất trong

thế giới thực vật, thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, anthocyanin

mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực rỡ như hồng, đỏ, cam… chất này có trong lá của chùm cây ớt nhuộm lên vải len và bông sẽ có màu cam. Carotenoids: chuỗi polyen liên hợp đặc trưng cho màu thấy được carotene

KÈ

−

tên lớp có nguồn gốc từ các sắc tố da cam được tìm thấy trong cà rốt. Có hai loại của carotenoids có mặt trong tự nhiên, carotene như 𝛽 − 𝑐𝑎𝑟𝑜𝑡𝑒𝑛𝑒 (từ Daucus

carota) và xanthophylls.

DẠ

1.2. Lịch sử phát triển của ngành công nghệ dệt nhuộm ở nước ta. Cộng đồng các dân tộc ở Việt Nam từ thời thượng cổ đã biết đến thuốc nhuộm thiên nhiên. Thực tế nhuộm vải bằng củ, quả, hay lá cây là phương pháp được dân

IA L

gian ta áp dụng từ lâu. Chẳng hạn củ nâu ở đồng bằng Trung du phía Bắc hay hạt điều màu (hạt cà ri) ở miền Nam. Qua thời gian nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã

phát hiện trong thiên nhiên có sẵn các nguồn nguyên liệu làm chất nhuộm từ vỏ,

quả, hạt, củ và đặc biệt là các loại lá cây rụng ở khắp mọi nơi thậm chí ngay tại các thành phố, đô thị. Những loại lá như lá chè già (bị vứt bỏ trên các nông trường chè), lá bang, lá xà cừ, lá xoài, lá vải, lá ổi, lá cà phê,… đều là những nguồn nguyên liệu

OF F

có thể được sử dụng trong sản xuất trong khi đây là những loại rất phổ biến ở nước ta. Vải nhuộm bằng những nguyên liệu này có độ bền màu khá tốt (cấp 4 – 5/5) do quy trình xử lý sau nhuộm theo công nghệ hiện đại. Các sản phẩm cũng an toàn với sức khỏe người mặc do không sử dụng hóa chất độc hại trong quá trình nhuộm. Sử

NH ƠN

dụng chất nhuộm màu thiên nhiên giúp người dân tận dụng các nguồn chất thải từ sản xuất nông nghiệp như lá chè già (bị vứt bỏ trên các nông trường chè), lá tre, hạt lương nho (hạt cà ri sẵn có trong miền Nam), lá hồng xiêm,… và những cây dễ trồng để cung cấp nguyên liệu cho việc chiết xuất màu. Thêm vào đó, việc áp dụng công nghệ này giúp khôi phục những làng nghề dệt vải truyền thống, làng nghề bông tự nhiên Trát Cầu, làng nghề Quất Động… và thúc đẩy sự phát triển của vải lụa nhằm đáp ứng nhu cầu đầu vào khi nhuộm thiên nhiên với quy mô lớn.

QU Y

Một số loại quả và lá được dùng để nhuộm thực phẩm như: quả giành giành, bột nghệ để nhuộm màu vàng… Đến nay vẫn chưa có cơ sở tổ chức tách chiết thuốc nhuộm thiên nhiên để dùng vào mục đích kỹ thuật và dân sinh, việc sử dụng chúng ở nước ta vẫn dựa vào kinh nghiệm dân gian của từng miền.

1.3. Thuốc nhuộm thiên nhiên từ cây mâm xôi 1.3.1. Đặc điểm về nguồn gốc

KÈ

Cây mâm xôi hay còn gọi là cây Cẩm đỏ (danh pháp: Peristrophe bivalvis (L.) Merr.) thuộc họ Ô rô (Acanthaceae) - là một loại cây có tính mát và có vị hơi ngọt. Cây mâm xôi có vùng phân bố tương đối rộng, phân bố rải rác ở hầu hết các tỉnh

miền núi phía Bắc nước ta như: Yên Bái, Lạng Sơn, Tuyên Quang, Lào Cai, Hà

DẠ

Giang, Lai Châu, Hòa Bình,…

IA L

1.3.2. Đặc tính thực vật Cây mâm xôi là một cây cỏ, lâu năm, cao khoảng 30 – 60 cm, cành non có

lông về sau nhẵn, thân thường 4 cạnh, có rãnh dọc sâu. Lá đơn, mọc đối, hình bầu dục hay trứng hoặc thuôn mũi giáo, mặt trên không có bớt trắng ở dọc gân, kích

thước 2 – 10cm x 1,2 – 3,6cm.

OF F

Cụm hoa chùm ở ngọn hay nách lá, chùm ngắn. Đài 5 răng đều dính nhau ở nửa dưới, kích thước ngắn hơn lá bắc hoa. Tràng màu hồng nhạt, phân 2 môi, môi dưới có 3 thùy cạn, ống hẹp kéo dài. Nhị 2, thò ra khỏi ống tràng. Bầu 2 ô, mỗi ô 2 – nhiều noãn. Hàng năm, mâm xôi ra hoa vào tháng 10 – 11.

Kết quả điều tra cho thấy, tại huyện Mù Cang Chải, tỉnh Yên Bái có 4 dạng

NH ƠN

mâm xôi khác nhau (Mâm xôi đỏ, 2 dạng Mâm xôi tím và Mâm xôi vàng). Cây mâm xôi chủ yếu được nhân giống bằng cành, hiện tại chưa phát hiện cây con từ hạt.

1.3.3. Công dụng cây mâm xôi trong thực phẩm và y học Cây mâm xôi có vị ngọt nhạt, tính mát có tác dụng thanh phế nhiệt chỉ khái (giảm ho) chỉ huyết (cầm máu). Nếu phối hợp với các vị thuốc khác trị được các chứng

QU Y

viêm phế quản nhiều đườm, tiêu lỏng, xuất huyết, chấn thương gân, cơ bị bầm dập. Lá mâm xôi còn được người dân tộc làm nước để tắm cho trẻ con khỏi rơm sảy. Do có những đặc tính quý nên lá mâm xôi đỏ được dùng để tạo màu thực phẩm sẽ đem lại một vẻ đẹp tinh tế cho món ăn, đặc biệt là làm xôi ngủ sắc, một

món ăn đặc trưng ở vùng núi Yên Bái này.

KÈ

1.3.4. Thành phần hóa học Mâm xôi là cây thuộc họ Ô rô nên lá và thân của nó chứa các hợp chất chung của họ và đồng thời cũng chứa các hợp chất riêng. Một số thành phần chính chứa trong cây mâm xôi là: anthocyanin, tannin, flavonoid, bao gồm các chất có hai loại khung

chính perlagonidin và pyranopeonidin. Thành ph ần chính bao gồm: Afzelechin (48)pelargonidyl glucozit, Pelargonidin-3-O-gentiobiozo và Pelargonidin-3-O-

DẠ

sambabiozo và 4’-sucxinoyl-3-rhamnozyl-(4H, 5H)-pyranocyanidin. Trong đó thành phần mang màu là anthocyanin, tannin và flavonoid.

IA L

1.3.4.1. Anthocyanin Anthocyanin là những hợp chất glycoside của anthocyanidin hiện có trong thiên nhiên bao gồm các dẫn xuất polyhydro và polymethoxy của 2-

phenylbenzopyrylium hoặc muối flavylium.

Sự khác nhau giữa các anthocyanin được xác định bởi sự khác nhau giữa số

OF F

lượng và vị trí của nhóm hydroxyl trong phân tử, mức độ metyl hóa của nhóm hydroxyl, bản chất, vị trí của các nhóm đường gắn vào phân tử, bản chất số nhóm

NH ƠN

acid mạch thẳng hay mạch vòng gắn vào phân tử.

Hình 1.0.5: Cation Flavylium

QU Y

(R1 và R2 là OH, H hoặc OCH3, R3 là glucosyl hoặc H, R4 là OH hoặc Glucosyl) Các anthocyanin khi bị mất hết các nhóm đường được gọi là anthocyanidin hay aglycone, mỗi anthocyanidin có thể bị glycosyl hóa và acyl hóa bởi các loại đường và các acid khác nhau tại những vị trí khác nhau nên số lượng anthocynin

lớn hơn 10 – 20 lần so với số lượng anthocyanidin. Sự glycosyl hóa các anthocyanin có thể xảy ra ở vị trí 7, 3’,4’,5’ đối với nhóm

KÈ

hydroxyl. Tuy nhiên, do án ngữ không gian nên sự glycosyl hóa không thể xảy ra ở vị trí 3’ và 4’.

Căn cứ vào vị trí và số nhóm đường gắn vào anthocyanidin mà người ta phân

loại anthocyanin thành 18 nhóm trong đó có dạng thông dụng nhất là 3-monoside,

DẠ

3-bioside, 3,5 – diglycoside và 3,7 – diglycoside. Các loại đường thông thường nhất liên kết với anthocyanidin là glucose, các

mono saccharide (rhamnose, galactose, xylose, arabinose), các dis accharide

IA L

(rutinose, sabubiose,sophorose, ít thông dụng hơn là lathyrose, gentiobiose hoặc laminariobiose). Ngoài ra, các trisacchride cũng có thể liên kết với anthocyanidin. Bảng 1.0.1: Các anthocyanidin hiện có trong tự nhiên

Màu

7 OH OH OH OH OH OH OH OMe OH OH OH OH OH OMe OH OH

3’ H OH OH H H OH OMe OMe OH OH OH OH OMe OH OH OH

4’ OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OMe OH OH OH

5’

Cam H Đỏ OH Cam H Đỏ cam H Đỏ cam H Đỏ H Đỏ ánh xanh H Đỏ ánh xanh OH Đỏ ánh xanh OH Đỏ ánh xanh OH Đỏ ánh xanh OH Đỏ ánh xanh OMe Đỏ ánh xanh OMe Đỏ ánh xanh OMe Đỏ ánh xanh H Đỏ

OF F

6 H H H H OH H H H OH H H H H H H OH

Đỏ cam

QU Y

NH ƠN

Nhóm thế 3 5 Appigeninidin (AP) H OH Lutcolinidin (Lt) H OH Pel argonidin (Pg) H OH Tricitinidin (Tr) OH OH Auratinidin (Au) OH OH Cyanidin (Cy) OH OH Peonnidin (Pn) OH OH Rosinidin (Rs) OH OH Delphinidin (Dp) OH H Pettunidin (Pt) OH OH Pulchellidin (Pl) OH OMe Europinidin (Eu) OH OMe Malvidin (Mv) OH OH H’irsutidin (Hs) OH OH Canensindin (Cp) OH OMe 6 – Hydyoxyanidin OH OH (6-O HcY) OH OMe

Tên

Hình 1.5 cho thấy sự metyl hóa các anthocyanin và những hợp chất glycoside của chúng thường xảy ra ở vị trí C-3’ và C-5’, đôi khi cũng xảy ra ở vị trí C-5 và C7. Tuy nhiên thực tế cho thấy không có anthocyanin mà sự glycosyl hóa hoặc methoxyl hóa xảy ra đồng thời ở các vị trí C-3, -5, -7 và -4’. Nhóm hydroxyl ở một

trong các vị trí C-5, V-7 hoặc C-4’ thì thích hợp cho việc hình thành cấu trúc quinonoidal (anhydro) base.

KÈ

Các anthocyanin thường bị acyl hóa bởi acid p-coumaric, cafeic, ferulic, ho ặc

những acid sinapic, đôi khi anthocyanin cũng bị acyl hóa bởi các acid như: phydroxybenoic, malonic, hoặc acetic. Sự thay thế nhóm acyl thường xảy ra ở vị trí

C-3 của nhóm hydroxyl đối với đường.

DẠ

Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân

cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của

IA L

anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 – 5 chúng có

thể chuyển về dạng bazo cacbinol hay bazo chalcon không màu, ở pH = 7 -8 lại về dạng bazo quinoidal anhydro màu xanh.

Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ

OF F

cực đại tại bước sóng 510 – 540nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh.

NH ƠN

Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như: khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư, tác dụng chống các tia phóng xạ. Anthocyanin phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có mặt trong 27 họ thực vật,

QU Y

thường tạo ra các màu đỏ, tím, xanh thẫm ở nhiều loại rau, hoa, quả như hoa dâm bụt, thân và lá của cây mâm xôi, rễ củ cải đỏ, lá tía tô, dâu tây và bắp cải tím. Anthocyanin tích lũy chủ yếu ở trong tế bào biểu bì và hạ biểu bì thực vật, tập trung trong không bào hoặc các túi gọi là anthocyanoplast. Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin trong phần lớn rau quả dao động từ 0,1% đến 0,11% hàm lượng chất

khô. Thực vật chứa anthocyanin cũng đồng thời chứa flavonoid. Trong rau quả hàm lượng anthocyanin liên quan đến độ đậm của màu sắc quả,

KÈ

quả càng đậm thì hàm lượng anthocyanin càng cao. Anthocyanin trong thực vật không phải là một chất thuần nhất mà là một hỗn hợp. Tỷ lệ giữa các anthocyanin trong một loại rau quả phụ thuộc vào loài, giống cây.

1.3.4.2. Tanin

DẠ

Từ tanin được dùng đầu tiên vào năm 1976 để chỉ những chất có mặt trong

dịch chiết từ thực vật có khả năng kết hợp với protein của da sống động vật làm cho da biến thành da thuộc không thối và bền. Do đó tanin được định nghĩa là những

IA L

hợp chất polyphenol tạo thành polymer có trong thực vật có vị chát và được phát hiện dương tính với “thí nghiệm thuộc da” và được định lượng dựa vào mức độ hấp phụ trên bột da sống chuẩn. Nó có khối lượng tương đối cao, phân tử có cấu trúc

vòng thơm đặc trưng với nhiều nhóm thế hydroxyl. Định nghĩa này không bao gồm những chất phenol đơn giản hay gặp cùng với tannin như acid gallic, các chất cetachin, acid chlorogenic… mặc dù những chất này ở những điều kiện nhất định có

OF F

thể cho kết tủa với gelatin và một phần nào bị giữ trên bột da sống. Chúng được gọi là pseudotannin. Tanin rất nhạy với ánh sáng và dễ bị oxi hóa bởi oxy của không khí biến thành các oxit có màu đen vì thế chúng được bảo quản trong các lọ thủy tinh màu sẫm.

NH ƠN

Những thành phần hóa học phản ứng dễ dàng với các phân tử sinh học khác thông qua nhóm hydroxyl của chúng. Nó có thể kết tủa protein, enzyme, carbohydrates và ancaloid, được sử dụng từ lâu trong công nghiệp thuộc da. Các trọng lượng phân tử hiệu quả cho quá trình thuộc da là 500 – 2000 và hoạt tính phụ thuộc vào cấu trúc của tannin. Thông thường, các phân tử tannin cần ít nhất 12 nhóm hydroxyl và ít nhất năm nhóm phenyl có chức năng như chất kết dính protein. Tannin có trong gỗ, lá, chồi, vỏ cây, bộ phận của hoa, hạt rễ và thường ở mức

QU Y

cao trên trọng lượng khô của cây.

Khi tế bào thực vật bị nhàu nát, tanin có thể bị thấm ra ngoài, tiếp xúc không khí nên bị oxi hóa và có màu nâu thâm rõ. Khi tanin tiếp xúc với không khí, đặc biệt dưới ảnh hưởng tác dụng của men, rất dễ bị oxy hóa biến từ màu hồng sang màu nâu đậm, khó tan trong nước lạnh.

Tannin tan trong nước lạnh, aceton, phần lớn là không tan trong ether. Tính chất tan phụ thuộc trạng thái tannin trong cây. Cấu trúc hóa học của tannin chia làm

KÈ

hai loại: tannin thủy phân được (tannin pyrogallic) và tannin không thủy phân được hay còn gọi là tannin ngưng tụ (tannin pyrocatechic) Tanin thủy phân được (tannin pyrogallic): loại tannin này có những đặc

điểm sau: khi thủy phân bằng acid hay enzym tanaza thì giải phóng ra đường

DẠ

glucose, đôi khi đường đặc biệt như hamamelose. Phần không phải đường là acid, các acid thường gặp là acid gallic. Các acid này liên kết với nhau theo dây nối

luteolic. Đặc điểm chính của tanin pyrogallic: − Thường dễ tan trong nước

− Cho kết tủa màu xanh đen với muối sắt (III)

IA L

depsid để tạo thành acid digallic, trigallic. Ngoài ra còn có acid ellagic, acid

− Cho kết tủa bông với chì acetat 10%

QU Y

Acid gallic

NH ƠN

OF F

− Khi cất khô ở 180 – 200 oC ta thu được pyrogallol là chủ yếu

Acid digallic

Acid trigallic

Hình 1.0.6: Tannin thủy phân

Tanin ngưng tụ hay còn được gọi là tanin pyrocatechic

Loại tanin này có những đặc điểm sau:

KÈ

− Dưới tác dụng cả acid hoặc enzym dễ tạo thành chất đỏ tanin hay phlobaphen. Phlobaphen rất ít tan trong nước là sản phẩm của sự trùng hợp hóa kèm theo oxy hóa, do đó tanin pyrocatechic còn được gọi là phlobatanin. Phlobaphen là đặc trưng của một số dược liệu như vỏ canh ki na, vỏ quế…

DẠ

− Khi cất khô thì cho pyrocatechin là chủ yếu. − Cho tủa màu xanh lá đậm với muối sắt (III). − Cho tủa bông với nước brom.

IA L

− Khó tan trong nước hơn tanin pyrogallic

Tanin ngưng tụ được biết nhiều trong các chi Acacia, Camellia, Cinchona, Cinnamomum, Colophospermum, Rheum, Salix…

Tanin nhóm này được tạo thành do sự ngưng tụ từ các đơn vị flavan-3-ol hoặc

flavan-3,4-diols. Những tannin đơn giản thuộc loại này đã được nói đến trong phần

OF F

đại cương về flavonoid. Có tác giả gọi tannin ngưng tụ thuộc loại này là các

NH ƠN

proanthocyanidin.

Hình 1.0.7: Flavan-3-ol

Hình 1.0.8: Flavan-3,4-diol

Các flavonoid là một nhóm đa dạng các chất chuyển đổi khác nhau trên môt nền tảng là hệ thống dị vòng bắt nguồn từ phenylanin (B) và sinh tổng hợp polyketide (A).

Con đường sinh tổng hợp để tổng hợp nên flavanoid được hiểu rõ ràng, nhưng

QU Y

các bước tạo nên sự ngưng tụ và trùng hợp vẫn chưa được làm sáng tỏ. Cấu trúc của họ flavonoid được kí hiệu bằng chữ cho các vòng và đánh số thứ tự cho hệ thống các nguyên tử carbon. Tính chất đặc trưng nhất của tanin ngưng tụ là liên kết bằng con đường C-C giữa C8 của nhóm nối dài với C4 của nhóm cuối mạch.

1.3.4.3. Flavonoid Flavonoid là những hợp chất phenol màu thực vật, tạo nên màu cho rất nhiều

KÈ

rau, quả, hoa… Phần lớn các flavonoid có màu vàng. Tuy vậy, một số sắc tố có màu xanh, tím, đỏ, không màu cũng được xếp vào nhóm này vì về mặt hóa học, chúng có cùng khung sườn căn bản. Flavonoid có cấu trúc cơ bản là 1,3-diphenylpropan

nghĩa là 2 vòng benxen A và B nối nhau qua một dây có 3 carbon nên thường được gọi là C6-C3-C6. Cách đánh số tùy theo mạch C3 đóng hay hở. Nếu dây C3 đóng thì

DẠ

đánh số bắt đầu từ dị vòng với dị nguyên tố oxygen mang số 1 rồi đánh tiếp đến

IA L

vòng A, còn vòng B đánh số phụ. Nếu dây C3 hở, đánh số chính trên vòng B và

NH ƠN

OF F

đánh số phụ trên vòng A.

Hình 1.0.9: Cách đánh số thứ tự trên cấu trúc của Flavonoid Thường các flavonoid có mang một hoặc nhiều nhóm –OH ở vị trí 5 và 7 trên nhân A và ở vị trí 3,4,5 trên nhân B. Các flavonoid có thể hiện diện ở dạng tự do hay dangk glycosid. Các đường thường gặp nhất là đường D-glucose, D-galactose, L-rhamnose, L-arabinose, D-xylose, D-apiose và acid uronic.

QU Y

Các dẫn chất flavon có màu vàng rất nhạt có khi không màu (trường hợp các nhóm OH đã methyl hóa), flavonol vàng nhạt đến vàng, chalcon và auron vàng đ ậm đến đỏ cam. Các nhóm thuộc nhóm isoflavon, flavanone, isoflavanon, flavanonol, leuco-anthocyanidin, flavan-3-ol không có nối đôi liên hiệp giữa vòng B với nhóm carbonyl nên không màu. Màu sắc của các flavonoid ở trong các bộ phận của cây

còn phụ thuộc vào hỗn hợp với các sắc tố khác. Độ tan không giống nhau, thường flavonoid glycoside và flavonoid sulfat là

KÈ

những hợp chất phân cực nên không tan hoặc ít tan trong dung môi hữu cơ, tan được trong nước tốt nhất là cồn nước. Các aglycon flavonoid thì tan được trong dung môi hữu cơ, không tan trong nước. Các dẫn chất flavonoid có nhóm 7-

DẠ

hydroxy thường dễ tan trong dung dịch kiềm loãng. Quang phổ tử ngoại giúp ích được nhiều trong việc xác định cấu trúc

flavonoid. Trên phổ người ta chia ra hai bang hấp thu: băng I nằm trong vùng 290nm trở lên và băng II nằm trong vùng 290nm trở xuống. Trong băng I flavon có

IA L

đỉnh hấp thu cực đại trong vùng 310 – 350nm flavonol có 3-OH đã thế trong vùng 330 – 360nm, flavonol có 3-OH tự do thì 350 – 383nm. Trong băng II thì vả flavon

và flavonol đều có đỉnh hấp thu trong vùng 250 – 280nm. Isoflavon do gốc phenyl

đính ở C-3, không còn hiệu ứng liên hiệp với nhóm carbonyl nên chỉ có băng hấp thu chính ở 250 – 270nm, còn băng I chỉ có một uốn có cường độ hấp thu ở 300 –

350nm. Flavanon cũng mất hiệu ứng liên hợp nên băng II là băng hấp thu chính ở

OF F

vùng 270 – 290nm. Chalcon hấp thu mạnh ở vùng 300 – 400nm. Auron ở vùng 380 – 430nm. Anthocyanin thì hấp thu mạnh trong vùng khả kiến từ 500 – 550nm (trong MeOH hoặc EtOH + HCl). Người ta còn dựa vào sự chuyển dịch batochrom hoặc hypsochrom của phổ khi thêm các thuốc thử như AlCl3, natriacetat, zirconyl

NH ƠN

chlorid… vào dung dịch flavonoid để biện luận cấu trúc. 1.4. Giới thiệu về chất cẩn màu

Chất cẩn màu hay còn gọi là chất cầm màu là những chất được sử dụng để tham gia thực hiện phản ứng gắn màu vào sợi. Chúng dùng để nâng cao chất lượng vải sợi và giúp cải thiện màu sắc cũng như độ bền với ánh sáng, chất cẩn màu thường được tìm thấy trong tự nhiên. Tro của gỗ hoặc nước tiểu có thể sử dụng như chất gắn màu kiềm, chất gắn màu acid có thể lấy được từ các loại trái cây có tính

QU Y

acid hoặc lá cây đại hoàng. Ngày nay, hầu hết các thuốc nhuộm tự nhiên sử dụng chất gắn màu hóa học như nhôm, sắt hoặc crom. Nó có ưu điểm: cải thiện được màu sắc cũng như độ bền ánh sáng và chi phí thực hiện đơn giản. Nhưng nhược điểm là

DẠ

KÈ

ánh màu ban đầu bị thay đổi và chất gắn màu thường khá độc.

OF F

IA L

1.5. Giới thiệu về vải cotton (Xơ bông)

Hình 1.0.10: Xơ bông

NH ƠN

Cotton là một loại cellulose tinh khiết nhất được tìm thấy trong tự nhiên, nó được lấy từ quả cây bông có tên khoa học là Gossypium, xơ bông được thu hoạch từ quả bông là tập hợp của các tế bào thực vật có hình dài dệt có nhiều thành mỏng và một rãnh nhỏ trong lõi xơ chứa nguyên sinh chất làm nhiệm vụ nuôi xơ. 1.5.1. Đặc điểm

Xơ bông chứa thành phần chủ yếu là cellulose 80 – 98% trong phân tử có vô

QU Y

số nhóm –OH lệch nhau 180 o, cellulose là vật chất cao phân tử, đơn vị mắc xích là anhydro-𝛽-D-glucopyranoza, có công thức phân tử [C6H10 O5]n cho tính thấm ướt cao.

Chiều dài xơ thay đổi theo nơi trồng trọt, xơ càng dài lông càng mịn, tính chất

về độ bền, cường lực…càng tốt. Có ba loại xơ chính phân loại theo chiều dài và độ bền mảnh của xơ:

KÈ

▪ Bông chất lượng cao: 35 – 60 mm. ▪ Bông chất lượng tiêu chuẩn: 25 – 35 mm.

DẠ

▪ Bông chất lượng thấp: 15 – 20 mm. ▪ Đường kính: 0,015 – 0,04 mm.

Thành phần hóa học của xơ bông gồm có: cellulose 94%, các tạp chất 6%

IA L

Tạp chất gồm: sáp bông 0,6%, acid hữu cơ 0,8%, pectin 0,9%, hợp chất

OF F

nitrogen 1,3%, đường 0,3%, tro 1,2% và các chất khác 0,9%.

Hình 1.0.11: Cấu tạo hóa học của cellulose 1.5.2. Tính chất hóa học cellulose

Tác dụng của nước: nước làm cho xơ bông trương nở, duỗi thẳng xơ, tuy

Tác dụng của acid:

NH ƠN

nhiên độ xoắn của xơ phục hồi khi khô đi. Độ bền tăng 10 – 20% khi bông ướt.

▪ Acid vô cơ (H2SO4, HCl) kể cả loãng trong điều kiện có nhiệt độ đều phá hủy cellulose. Tuy nhiên, có thể sử dụng acid vô cơ loãng ở nhiệt độ thấp nếu giặt kỹ và trung hòa ngay sau khi sử dụng và trước khi sấy khô vì quá trình sấy có thể làm tăng nồng độ lượng acid dư.

QU Y

▪ Các muối acid vô cơ (clorua của canxi, kẽm, nhôm) cũng có tác dụng như acid vô cơ ở nhiệt độ cao. ▪ Các acid hữu cơ dễ bay hơi (formic hay acetic) không gây ảnh hưởng có hại đến xơ.

Tác dụng của bazo:

▪ Dung dịch kiềm loãng không gây tác hại lên bông ngay cả khi ở nhiệt

KÈ

độ sôi, được dùng để nấu tẩy xơ bông vì dung dịch kiềm loãng có khả năng chuyển hóa và hòa tan các tạp chất đi theo cellulose trong xơ.

▪ Ở nồng độ và nhiệt độ cao, kiềm phá hủy bông rất nhanh.

DẠ

Tác dụng của chất oxi hóa (natri hypoclorit, hydro peocid): ▪ Ở nồng độ thấp, phá hủy màu tự nhiên hay màu dây, màu bẩn trên bông ▪ Ở nồng độ cao, phá hủy bông và tạo thành oxy cellulose.

1.6.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

IA L

1.6. Tổng quan về quá trình trích ly

Trích ly là quá trình tách chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một

chất lỏng khác nhưng vẫn giữ đầy đủ thành phần và tính chất của nó.

Trích ly chất màu tự nhiên ứng dụng trong công nghệ nhuộm là quá trình trích

OF F

ly rắn lỏng là phương pháp tách một hay một số chất ra khỏi nguyên liệu dựa vào đặc tính của chất tan cần thiết và dung môi, là sự phân bố giữa hai pha không trộn lẫn vào nhau: một pha lỏng và một pha rắn tạo cân bằng rắn – lỏng. Dung môi phân cực sẽ tách được chất phân cực còn dung môi không phân cực sẽ tách chất không

NH ƠN

phân cực. Khi nguyên liệu và dung môi tiếp xúc với nhau, lúc đầu dung môi thấm vào nguyên liệu, sau đó hòa tan những chất tan có trong tế bào nguyên liệu rồi được khuếch tán ra ngoài tế bào. Trong quá trình trích ly sẽ xảy ra một số quá trình như khuếch tán, thẩm thấu, hòa tan… và chịu sự ảnh hưởng của nhiều yếu tố như nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly, tỷ lệ rắn – lỏng, độ mịn của nguyên liệu. Quá trình trích ly được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa học, thực phẩm cũng như trong ngành dược.

QU Y

Lựa chọn dung môi để trích ly muốn chiết hợp chất ra khỏi cây cỏ cần lựa chọn dung môi thích hợp. Dung môi được chọn phải có các điều kiện sau: trung tính, không độc, không quá dễ cháy, hòa tan được hợp chất cần khảo sát, sau khi chiết tách xong dung môi đó có thể được loại bỏ hoặc thu hồi dễ dàng. Cơ sở để lựa chọn dung môi trích ly là độ phân cực của các hợp chất chứa trong nguyên liệu và

độ phân cực của dung môi.

KÈ

Muốn chiết hợp chất ra khỏi nguyên liệu thô ngoài chọn dung môi phù hợp

còn phải chú ý việc sử dụng kỹ thuật trích ly phù hợp (chiết ngâm, soxhlet…) sao cho đạt hiệu quả chiết hợp chất hữu cơ từ nguyên liệu thô cao nhất. Mỗi phương

pháp trích ly có ưu nhược điểm khác nhau, tùy thuộc hợp chất hữu cơ muốn chiết mà chọn phương pháp phù hợp, dễ tiến hành mà thu được hiệu quả chiết mong

DẠ

muốn.

IA L

1.6.2. Trích ly chất màu tự nhiên bằng phương pháp chiết ngâm

Phương pháp trích ly chiết ngâm hay còn gọi là đun cách thủy được tiến hành

ở nhiệt độ dưới 100 oC, ở áp suất 1 atm (hay 101,325 Pa), là phương pháp tương đối

đơn giản và dễ lăp đặt, gia nhiệt gián tiếp qua nước, tránh hiện tượng quá nhiệt khi

đun nóng, hạn chế được hiện tượng cháy chất cần đun. Bên cạnh đó, sử dụng nhiệt gián tiếp từ nước sẽ góp phần kiểm soát được nhiệt độ và giảm nhiệt nhanh nếu tăng nghệ tách chất màu tự nhiên từ thực vật. 1.7. Tổng quan nhuộm

OF F

cao hơn so với nhiệt độ khảo sát. Phương pháp này được ứng dụng nhiều trong công

Nhuộm là quá trình gia công nhằm tạo màu cho xơ, sợi hay vải sao cho màu

NH ƠN

đó đều sâu và bền. Người ta dùng thuốc nhuộm để tạo màu trong công nghệ nhuộm, ứng với mỗi vật liệu ta có thể dùng một hoặc một vài lớp thuốc nhuộm để nhuộm màu. Quá trình nhuộm là quá trình kỹ thuật được hình thành bởi các yếu tố: vật liệu nhuộm, thuốc nhuộm, nhiệt độ nhuộm, các chất phụ trợ, áp suất, dung tỷ nhuộm, thiết bị và phương pháp tiến hành nhuộm. Mỗi loại vật liệu, sản phẩm sẽ có một quy trình và công thức nhuộm riêng tối ưu cho loại vật liệu đó.

QU Y

Tùy theo yêu cầu về màu sắc, dạng vật liệu dệt sẵn có và yêu cầu gia công sau khi nhuộm mà người ta có thể nhuộm vật liệu ở dạng xơ, sợi, chỉ và vải. Cũng tùy theo dạng vật liệu dệt và điều kiện cụ thể mà người ta dùng các thiết bị nhuộm khác nhau thuộc hai nhóm: thiết bị nhuộm gián đoạn và thiết bị nhuộm liên tục. Hiện nay đã có nhiều kiểu thiết bị nhuộm được chế tạo song về mặt thủy

động lực học, thiết bị nhuộm được chế tạo theo các nguyên tắc sau đây:

KÈ

▪ Vật liệu dệt chuyển động, dung dịch nhuộm tĩnh. ▪ Dung dịch nhuộm chuyển động, vật liệu dệt tĩnh. ▪ Cả vật liệu dệt và dung dịch nhuộm đều chuyển động.

1.7.1. Phương pháp nhuộm tận trích (nhuộm gián đoạn)

DẠ

Phương pháp này sử dụng để nhuộm các vật liệu dệt như: xơ, sợi, vải với khối

lượng không lớn lắm theo từng mẻ một trong thiết bị tương ứng. Thuốc nhuộm được chuẩn bị ở dạng dụng dịch hoặc ở dạng huyền phù cùng với các chất trợ

IA L

nhuộm và được đưa ngay vào máy nhuộm một lần hoặc nhiều lần tùy theo từng trường hợp cụ thể. Thời gian nhuộm có thể kéo dài 1 tới 2 giờ. Chế độ tăng nhiệt độ sau những khoảng thời gian nhất định được thiết kế riêng cho mỗi loại.

Bản chất của quá trình nhuộm gián đoạn: khi vật liệu dệt ngâm vào dung dịch

thuốc nhuộm thì vật liệu sẽ trích hút thuốc nhuộm từ dung dịch vào xơ sợi và thực lượng thuốc nhuộm trong vật liệu sẽ tăng.

OF F

hiện gắn màu, trong quá trình này nồng độ thuốc nhuộm bên ngoài sẽ giảm và

Trong phạm vi phòng thí nghiệm chỉ thực hiện phương pháp gián đoạn hay còn gọi là phương pháp nhuộm tận trích. Vì vậy đề tài tập trung nghiên cứu khả

NH ƠN

năng nhuộm màu dịch chiết từ cây mâm xôi theo phương pháp nhuộm tận trích. Độ tận trích là tỷ lệ % thuốc nhuộm gắn màu trên vải, được xác định bằng tỷ lệ hiệu số nồng độ dung dịch thuốc nhuộm trước nhuộm (Co) và nồng độ thuốc nhuộm còn lại trong dung dịch sau nhuộm (Cs ) so với nồng độ thuốc nhuộm ban đầu: Độ tận trích (%) = (Co − C s ) / Co .100% 1.8. Giới thiệu về màu sắc và lý thuyết màu

QU Y

1.8.1. Bản chất màu trong tự nhiên Màu sắc là một hiện tượng phụ thuộc vào các yếu tố sau đây: − Cấu tạo của vật thể có màu. − Thành phần của ánh sáng chiếu vào vật thể và góc quan sát.

− Tình trạng mắt người quan sát. Màu sắc của mọi vật trong thế giới tự nhiên xung quanh chúng ta rất phong

KÈ

phú và đa dạng. Trước tiên nó phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của vật thể. Do cấu tạo khác nhau nên dưới tác dụng của ánh sáng mọi vật sẽ hấp thụ và phản xạ lại các phần tia tới với tỉ lệ và cường độ khác nhau. Những tia phản xạ này sẽ tác động vào

hệ thống cảm thụ thị giác và truyền thông tin về hệ thống thần kinh trung ương để

DẠ

hợp thành cảm giác màu. Màu của mỗi vật chính là màu hợp thành của các tia phản xạ. Khi nghiên cứu về màu sắc, người ta thường dùng các khái niệm sau:

IA L

• Màu quang phổ: là những màu nhận được khi phân tích ánh sáng trắng thành những tia màu hợp thành nhờ những dụng cụ quang học, mỗi

màu được đặc trưng bằng một thứ ánh sáng nhất định từ 380 – 760 nm,

gọi là màu đơn sắc có màu tươi và thuần sắc.

• Màu vô sắc: là những màu được đặc trưng bằng cường độ màu như

OF F

nhau ở tấc cả các bước sóng.

• Màu hữu sắc: là những màu thiên nhiên thể hiện ở mọi vật thể trong xung quanh ta.

• Tông màu: thường được hiểu là sắc điệu của màu và được biểu thị bằng các từ: sắc, sắc thái, ánh màu,…

NH ƠN

• Độ thuần sắc là chỉ tiêu xác định mức độ của sắc thái trong màu. • Độ sáng: đồng nghĩa với độ phản chiếu, được đánh giá bằng phần trăm của các tia phản chiếu so với tổng chùm tia tới. 1.8.2. Sự hấp thụ của ánh sáng Ánh sáng mặt trời mà mắt con người cảm nhận được chính là ánh sáng trắng. Ánh sáng trắng này được hợp thành từ bảy màu đơn sắc có bước sóng khác nhau:

QU Y

tím, xanh lam, xanh da trời, xanh lục, vàng, cam và đỏ. Khi ánh sáng trắng chiếu vào một vật thể tán xạ hoàn toàn thì mắt thấy vật thể ấy màu trắng. Ngược lại, nếu toàn bộ các tia đập lên vật bị hấp thu hết thì vật ấy có màu đen. Còn đối với những vật thể hấp thu một số những tia đơn sắc đập vào và tán xạ những tia còn lại thì mắt thấy có màu. Như vậy, màu sắc là kết quả

của sự hấp thu chọn lọc những miền xác định trong phổ liên tục của ánh sáng trắng đập vào. Ví dụ: nếu một vật thể hấp thu các tia đỏ thì mà u của vật thể này được tạo

KÈ

thành do sự phối hợp các tia còn lại trong ánh sáng trắng (thiếu màu đỏ) tức là màu lục. Ngược lại, nếu vật thể hấp thu các vật thể tán xạ tất cả các tia trông thấy nên nó vẫn có màu trắng. Có nhiều trường hợp vật thể không hấp thu tia nào của

phổ trông thấy, nhưng hấp thu các tia hồng ngoại hoặc tử ngoại của phổ, như vậy

DẠ

vật thể tán xạ tất cả các tia trông thấy nên nó vẫn có màu trắng. Theo thuyết điện tử cổ điển, ánh sáng là sự chuyển động sóng có năng lượng

thay đổi tỷ lệ với cường độ bức xạ và không phụ thuộc vào tần số. Nghiên cứu hiệu

IA L

ứng quang điện, A.Einstein cho rằng về một số tính chất thì ánh sáng giống với một dòng hạt hơn và ông gọi đó là hạt photon. Như thế các lượng tử của Planck

cũng là các photon của Einstein và là phần tử bé nhất của năng lượng bức xạ. Năng

E = h.v = h.

𝜆

E là năng lượng lượng tử (erg/mol)

OF F

Trong đó:

𝑐

lượng này phụ thuộc vào tần số và được xác định bởi công thức:

v là tần số dao động (cm-1) λ là bước sóng ánh sáng

NH ƠN

h = 6,625.10 -27 erg/s – hằng số Planck c = 3.10 8 m/s – vận tốc ánh sáng

Như vậy, lượng tử ánh sáng tác động lên các điện tử của phân tử, chuyển các điện tử này sang trạng thái khác. Màu sắc của các chất là do hiện tượng hấp thụ chọn lọc bức xạ điện từ. Tuy nhiên màu chỉ xuất hiện khi sự hấp thụ chọn lọc xảy ra trong lĩnh vực phổ thấy được, tức là trong khoảng 400÷750 nm. Nếu một chất hấp thụ hoàn toàn dải bước sóng này, sẽ có màu đen; ngược lại, nếu một chất phản xạ

QU Y

hoàn toàn ánh sáng thuộc dải song này sẽ có màu trắng. Trong trường hợp một chất hấp thụ chọn lọc một dải có độ dài sóng xác định trong vùng này, nó sẽ có màu. Màu hấp thụ và màu thấy được khác nhau, chúng được gọi là 2 màu phụ nhau. Bảng 1.0.2: Sự liên hệ giữa bước sóng hấp thu và màu sắc của vật hấp thu Màu của ánh sáng hấp thu

Màu của chất

(nm) 400 – 435 435 – 480

Tím Lam

Lục – vàng Vàng

480 – 490 490 – 500 500 – 560

Lam – lục nhạt Lục – lam nhạt Lục

Da cam Đỏ Đỏ tía

560 – 580 580 – 595

Lục –vàng Vàng

Tím Lam

595 – 605

Da cam

Lam – lục

DẠ

KÈ

Bước sóng của dãy hấp thu

nhạt

Đỏ

Lục – lam

IA L

605 – 750

nhạt

1.8.3. Sự khác nhau giữa các màu

1.8.3.1. So sánh màu bằng cảm quan

Trước đây người ta chỉ so sánh sự khác nhau giữa các màu bằng cảm nhận và thỏa thuận với nhau mà không dựa vào một tiêu chuẩn nào cả. Tuy nhiên, màu sắc

OF F

vừa mang bản chất vật lí, vừa mang bản chất tâm lí và cảm giác, vì vậy sự đánh giá của mỗi người nhiều lúc là khác nhau, là nguyên nhân dẫn đến sự không thống nhất về sai lệch màu sắc. Trước những khó khăn trên, người ta tìm hiểu cách biểu diễn màu sắc trong một hệ thống màu mà trong đó, khoảng cách giữa hai vị trí màu

NH ƠN

tương ứng với sự cảm nhận bằng thị giác. Có rất nhiều hệ thống màu khác nhau (CIEXYZ, CIExyZ, CIEUCS, CIELAB…). Sự khác biệt quan trọng nhất giữa chúng là khoảng cách sai lệch giưa các màu. Mối quan tâm lớn nhất trong công nghiệp dệt là đánh giá được sự sai lệch màu sắc giữa các sản phẩm nhuộm. Người ta tìm cách tạo ra mối quan hệ giữa sự khác biệt màu sắc được nhận ra và khoảng cách sai lệch màu trong một hệ thống đo. Khoảng cách này trong một hệ thống màu là khoảng cách hình học giữa hai điểm mà các màu được sắp xếp trong hệ

QU Y

thống.

Mục đích đặt ra là từ vị trí hai màu trong hệ thống màu có thể suy ra độ lớn của sự khác biệt cảm nhận. Để làm được điều này trước hết phải định nghĩa đại lượng E * , nó cho biết khoảng cách hình học của hai màu trong một hệ thống.

E *  1 tương ứng với khoảng cách màu mà mắt có thể phân biệt được ngay.

Khoảng cách màu nhỏ hơn theo quy định, định nghĩa là mắt không thể nhận ra.

KÈ

Song song với khoảng cách hình học của hai màu thì sự biểu diễn còn nói lên hướng của sự dịch chuyển màu. Việc phát triển một hệ thống màu phù hợp chính xác với khả năng cảm nhận sự khác biệt màu sắc của mắt người là cực kì khó khăn.

Trong thực tế cho đến nay chưa tìm được một hệ thống màu nào như vậy.

DẠ

1.8.3.2. Sự sai lệch màu trong hệ thống CIELAB Hệ thống màu có khoảng cách thị giác màu bằng nhau nổi tiếng nhất, phổ

biến rộng rãi nhất là hệ thống màu CIELAB. Mỗi màu được thể hiện bởi ba giá trị:

IA L

L* , a*, b *.

Khi đã biết các giá trị hình học của hai màu trong không gian màu thì người ta tính được sự khác biệt của màu sắc thông qua các giá trị số a * , b * , C * , H *

và E . Độ lớn của các giá trị số này sẽ phản ánh sự khác biệt giữa hai màu một cách rõ rệt.

OF F

Sự khác nhau giữa hai màu 1 và 2 trong hệ thống CIELAB được xác định thông qua các số liệu sau:

L* = L*2 − L*1 : Sự khác nhau về độ sáng giữa hai màu.

NH ƠN

a * = a2* − a1* : Sự khác nhau về tọa độ trên trục đỏ - lục.

b* = b2* − b1* : Sự khác nhau về tọa độ trên trục vàng – lam.

C * = C 2* − C1* : Sự khác nhau độ bão hòa. H * : Sự khác nhau về tông màu.

E * : Khoảng cách hình học của hai màu (tổng giá trị sai lệch giữa hai màu). * Eab =

(a ) + (b ) + (L )

Ech* =

(C ) + (H ) + (L )

* 2

QU Y

* 2

Nếu L* mang dấu ‘+’ nghĩa là sự lệch màu theo chiều hướng sáng lên, nếu

mang dấu ‘-’ thì ngược lại.

KÈ

Nếu a * mang dấu ‘+’ nghĩa là sự lệch màu theo chiều hướng đỏ hơn, nếu mang dấu ‘-’ thì sự lệch màu theo chiều hướng lục hơn. Nếu b * mang dấu ‘+’ nghĩa là sự lệch màu theo chiều hướng vàng hơn, nếu

DẠ

mang dấu ‘-’ thì sự lệch màu theo chiều hướng lam hơn. Cấp

E * đều màu

E * lệch màu

3,4

6,8

13,6

IA L

1,7

4,3 8,5

16,9

34,1

OF F

1.9. Đánh giá độ bền màu của vật liệu nhuộm

Việc xác định độ bền màu của vật liệu màu là vô cùng cần thiết để đánh giá toàn bộ tính chất của bất kì thuốc nhuộm nào. Để thống nhất giữa việc kiểm tra và đánh giá các kết quả thu được. Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (International Standard

NH ƠN

Organization – ISO) đã cho thành lập ủy ban kiểm tra độ bền màu của thuốc nhuộm vào năm 1974. Tiêu chuẩn quốc tế đã được chấp thuận, công bố và coi như tiêu chuẩn Anh (British Standard – BS). Tất cả các tiêu chuẩn đánh giá ngày nay đều có trong BS. Độ bền màu với mỗi tác nhân được đánh giá bằng sự thau đổi màu ban đầu (phai màu) cũng như mức độ dây màu sang vải trắng cùng gia công. Các chỉ tiêu đánh giá theo các cấp quy định trong hai bảng màu tiêu chuẩn. Bảng chuẩn màu xang gồm tám mẫu vải len được nhuộm bằng các loại thuốc nhuộm

QU Y

màu xanh chuyên dụng và chúng có độ bền ánh sáng khác nhau từ cấp 1 đến cấp 8. Bảng chuẩn này dùng để đánh giá độ bền màu với ánh sáng và thời tiết. Bảng chuẩn màu ghi gồm có hai bảng, trong đó thang 1 để xác định sự thay đổi màu (phai màu) gồm có 5 cặp mẫu vải màu ghi với sự tương phản khác nhau, cấp 1 là cấp có sự tương phản lớn nhất, cấp 5 có sự tương phản bằng không. Thang 2 xác

định khả năng dây màu sang vải trắng, nó gồm năm cặp mẫu là các vải màu với

KÈ

các mức độ khác nhau: từ màu trắng đến ghi và vải màu trắng, cấp 1 có sự tương phản lớn nhất và cấp 5 có sự tương phản bằng không tức là không bị dây màu. Bảng chuẩn màu ghi dùng để đánh giá chỉ tiêu bền màu có thể sử dụng các cấp màu trung gian như 5 – 4 (hơn 4 kém 5), 4 – 3, 3 – 2, 2 – 1. Khi đó sẽ được 9 cấp

để phân loại. Ngoài các cấp quy định trên còn sử dụng các chữ thể hiện sự biến đổi

DẠ

ánh màu xanh hơn (B), đỏ hơn (R), vàng hơn (Y), tươi hơn (Br), xỉn hơn (D). 1.9.1. Quy định mẫu thử

IA L

Mẫu đơn giản: cắt các mảnh vải màu với kích thước 10  4 cm nếu là sợi màu

thì phải cuộn sợi vào tấm nhựa mỏng trong suốt có kích thước 10  4 cm hoặc đan lại thành tấm 10  4 cm. Nếu là xơ cũng phải chải thành màng xơ có kích thước 10

 4 cm.

Mẫu phức tạp: Cắt mẫu vải màu kích thước 10  4 cm, kẹp bên phía mặt phải

OF F

của mẫu thử một miếng vải trắng cùng loại (cùng kích thước), còn mặt kia kẹp miếng vải trắng khác loại có kích thước bằng nửa mẫu màu. Mảnh vải trắng khác loại sử dụng vật liệu theo quy ước sau: nếu vải thử là bông, lanh lụa tơ tằm, acetat thì miếng vải trắng là visco, nếu vải thử là len, visco thì vải kèm là bông. Nếu vải

NH ƠN

thử là PA, PE, Pan, Pop thì vải kèm là bông (visco) hoặc len.

Mẫu vải pha: Khi vải màu thử gồm hai thành phần thì mảnh vải trắng kèm thứ nhất sẽ lấy cùng chất liệu với thành phần trội trong vải pha, miếng thứ hai sẽ là phần còn lại.

Mẫu vải in: Cả hai mảnh vải trắng kèm chỉ lấy bằng một nửa kích thước vải màu và khâu cả về phía mặt phải của mẫu thử.

Yêu cầu của vải kèm: Vải trắng dùng để kiểm tra độ dây màu phải đảm bảo

QU Y

các điều kiện sau:

− Nếu là vải bông thì phải dệt theo kiểu dệt vân điểm, khối lượng trung bình 100 g/m2, không có hồ, không còn lại các hóa chất sau tiền xử lí. − Các loại vải dệt khác dệt theo kiểu dệt vân chéo hoặc vân điểm, visco

có khối lượng 135 – 140 g/m2. Vải đã được làm sạch, không có hồ và

KÈ

các hóa chất khác.

− Tấc cả các mẫu vải phải dùng chỉ trắng.

1.9.2. Phương pháp đánh giá độ bền màu giặt

Để đánh giá độ bền màu giặt của các mẫu nhuộm, đề tài đánh giá theo tiêu

DẠ

chuẩn TCVN 4537-1:2002. − Nguyên lý: Mẫu vải sau khi hoàn thành công đoạn nhuộm và được giặt sạch theo quy

IA L

trình cho tiếp xúc với vải thử kèm đa xơ xác định được khuấy cơ học dưới điều kiện nhiệt độ và thời gian quy định trong dung dịch xà phòng và soda, sau đó được giặt sạch và phơi khô. Sự thay đổi màu của mẫu và sự dây màu

của mẫu vải thử kèm được đánh giá theo thang thước xám so màu.

Đơn công nghệ kiểm tra độ bền giặt 4 g/l

Na2 CO3

2 g/l

Dung tỷ

1/40

Thời gian

30 phút

Nhiệt độ

50 oC

NH ƠN

Xà phòng

OF F

− Tiến hành:

Bước 1: Đặt mẫu vải cần kiểm tra có kích thước 40  100 mm (theo chiều dọc vải, cách biên vải 500 mm) và một mảnh vải thử kèm đa xơ với kích thước tương tự. Áp mặt phải của vải mẫu thử vào trong mảnh vải thử kèm đa xơ, khâu bằng chỉ

QU Y

trắng một cạnh ngắn của 2 mảnh vải lại. Bước 2: Chuẩn bị dung dịch xà phòng theo đơn công nghệ trên. Bước 3: Cho mẫu thử vào cốc, cấp dung dịch giặt theo dung tỷ 1/50, tăng nhiệt độ đến 50 oC, xử lý mẫu ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút.

Bước 4: Lấy mẫu ra giũ sạch 2 lần bằng nước lạnh, kế tiếp để trong vòi nước lạnh chảy trong 10 phút và vắt mẫu.

KÈ

Bước 5: Mở mẫu bằng cách tháo các đường khâu, chỉ để lại ở một cạnh ngắn và phơi khô mẫu ở nhiệt độ phòng. Bước 6: Đánh giá sự thay đổi màu của mẫu và sự dây màu của mẫu vải thử kèm theo thước xám so màu.

DẠ

1.9.3. Phương pháp đánh giá độ bền màu với mồ hôi Cho mẫu thử vào dung dịch NaCl và NH4OH và giữ ở nhiệt độ 37  2 oC trong

thời gian 30 phút. Sau đó lấy mẫu ra, vắt nhẹ, nhúng mẫu vào dung dịch rồi lại lấy ra vắt nhẹ, lặp đi lặp lại 10 lần. Cho thêm vào dung dịch 7 ml/l CH3COOH

IA L

(pH=5.5) rồi lại cho mẫu vào xử lý ở nhiệt độ 37  2oC trong thời gian 30 phút và lặp lại thí nghiệm như trên 10 lần. Cuối cùng lấy mẫu ra đặt giữa hai tấm kính ép và

để yên trong 4 giờ, rồi gỡ 3 mép khâu mẫu không giặt, phơi khô hoặc sấy ở nhiệt độ

NaClO

1 – 2 g/l Cl hoạt động

Na2SO3

3 – 5 g/l

Quy trình tiến hành:

OF F

1.9.4. Phương pháp đánh giá độ bền màu với Cl Đơn công nghệ

thấp hơn 60 oC. Đánh giá độ phai màu và dây màu theo bảng chuẩn màu ghi.

NH ƠN

Mẫu thử là mẫu đơn giản thấm ướt bằng nước cất sau đó vắt nhẹ cho vào dung dịch natrihypoclorit với nồng độ 1 – 2 g/l Cl hoạt động. Giữ nguyên mẫu ở nhiệt độ môi trường trong thời gian một giờ. Sau đó lấy mẫu ra giặt bằng nước cất rồi xử lý trong dung dịch Na 2SO3 3 – 5 g/l ở nhiệt độ môi trường trong 10 phút. Cuối cùng giặt khô và phơi mẫu. Đánh giá độ phai màu và dây màu theo bảng chuẩn màu ghi. 1.10. Các phương pháp phân tích cấu trúc

QU Y

1.10.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS (Phương pháp trắc quang phân tử)

Phương pháp quang phổ hấp thụ hay còn gọi là phương pháp đo quang, phương pháp phân tích trắc quang phân tử là một trong những phương pháp phân tích công cụ thông dụng với rất nhiều thế hệ máy khác nhau hiện nay, gọi là máy quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS. Các máy đo quang làm việc trong vùng tử ngoại (UV) và khả kiến (VIS) từ 190 nm đến khoảng 900 nm.

DẠ

KÈ

• Cơ sở lý thuyết của phương pháp Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu Dung dịch có màu là do bản thân dung dịch đã hấp thụ một phần quang phổ (một vùng phổ) của ánh sáng trắng, phần còn lại ló ra cho ta màu của dung dịch, chính là màu phụ của phần ánh sáng trắng đã bị hấp thụ (vùng quang phổ còn lại). Sự hấp thụ bức xạ đơn sắc của dung dịch còn phụ thuộc vào nồng độ của chất hấp thụ, nồng độ càng lớn thì sự hấp thụ càng mạnh, biểu hiện ở màu của dung dịch càng đậm. Các định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng Định luật Lambert – Bourguear

IA L

Khi chiếu chùm bức xạ đơn sắc có cường độ Io qua một lớp vật chất có bề dày l, thì cường độ bức xạ đơn sắc ló ra I bao giờ cũng nhỏ hơn Io. Có thể biểu diễn bằng biểu thức: =I+I +I a r

Trong đó: Ia là phần cường độ hấp thụ Ir là phần cường độ bị phản xạ lại biểu diễn bằng biểu thức: I = I .e − kt o

OF F

Dựa vào thực nghiệm, hai nhà khoa học đã đưa ra định luật hấp thụ ánh sáng,

Trong đó: k là hệ số hấp thụ, giá trị k phụ thuộc vào bả chất của vật chất và vào bước sóng  của bức xạ đơn sắc.

NH ƠN

Độ truyền quang T

Là tỉ lệ giữa cường độ chùm sáng đơn sắc sau khi đi qua dung dịch I với cường độ chùm sáng đơn sắc chiếu vào Io . T = I / I = 10 −  .l.C o

Nếu l = 1 thì T gọi là hệ số truyền quang.

Nếu trên máy phân tích, T thường được biểu diễn bằng %, thang đo T từ 0 – 100.

Mật độ quang D hay độ hấp thu A hay độ tắt E: được định nghĩa theo biểu thức sau: D = A = E = − lg T = lg I o / I =  .l.C .

QU Y

(

)

Với các dung dịch chứa chất hấp thụ xác định, đựng trong cuvet có kích thước như nhau thì  và l là không đổi, khi này có thể biểu diễn: D = A = K.C .

Bước sóng tối ưu max

KÈ

Các chất hấp thụ bức xạ đơn sắc một cách chọn lọc, miền bức xạ đơn sắc bị hấp thụ mạnh nhất ứng với năng lượng của bước chuyển điện tử. Hay nói cách khác, dung dịch chất màu mà ta phân tích hấp thụ bức xạ đơn sắc một cách chọn lọc, phổ hấp thụ cũng là một đặc trưng điển hình của chất màu.

DẠ

Khi sử dụng phương pháp đo quang để phân tích định lượng một chất, người ta phải dùng tia đơn sắc nào mà khi chiếu vào dung dịch giá trị mật độ quang đo được là lớn nhất, gọi là mật độ quang cực đại Dmax , khi này cho kết quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất. Bước sóng tương ứng với mật độ quang cực đại Dmax gọi là bước sóng tối ưu max . Với mỗi dung dịch nghiên cứu nhất định, chúng ta phải xác định bước sóng max trước khi phân tích định lượng.

IA L

1.10.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR)

Thiết bị dùng để xác định phổ hấp thụ của hợp chất được gọi là phổ kế IR. Có

hai dạng phổ kế IR được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm hóa học hữu cơ:

thiết bị phổ tán sắc và thiết bị biến đổi Fourier. Cả hau dạng thiết bị đều cung cấp

phổ của các hợp chất trong vùng thông thường từ 4000 đến 400 cm-1. Mặc dù hai dạng đều cung cấp các phổ hầu như đồng nhất với hợp chất đã cho, song phổ FT-IR

OF F

cung cấp phổ IR nhanh hơn nhiều so với thiết bị tán sắc.

Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại là một trong những kĩ thuật phân tích rất hiệu quả. Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp phổ hồng ngoại hơn hẳn những phương pháp phân tích cấu trúc khác (nhễu xạ tia X, cộng

NH ƠN

hưởng từ…) là phương pháp này cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử nhanh, không đòi hỏi các phương pháp tính toán phức tạp.

Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là các hợp chất hóa học có khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại. Sau khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại, các phân tử của các hợp chấy hóa học dao động với nhiều vận tốc dao động khác nhau và xuất hiện chùm phổ hấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Các đám phổ khác

QU Y

nhau có mặt trong phổ hồng ngoại tương ứng với các nhóm chức đặc trưng và các liên kết có trong phân tử hợp chất hóa học. Do mỗi dạng liên kết có tần số dao động khác nau và do hai dạng liên kết như nhau trong hai hợp chất khác nhau ở trong môi trường xung quanh khác nhau, nên không có hai phân tử với cấu trúc khác nhau có các hấp thụ IR, hay phổ IR, giống nhau.

Như vậy, phương pháp phân tích phổ hồng ngoại cung cấp các thông tin quan

KÈ

trọng về các dao động của các phân tử, do đó là thông tin về cấu trúc của các phân

DẠ

tử.