Nghiên cứu chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm bằng dung môi hữu cơ với sự trợ giúp của sóng siêu âm để nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH CHẤT MÀU TỪ HẠT ĐIỀU NHUỘM BẰNG DUNG MÔI HỮU CƠ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA SÓNG SIÊU ÂM ĐỂ NHUỘM MÀU CHO VẢI COTTON DỆT THOI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY NGƢỜI HƢỚNG DẪN: TS NGUYỄN NGỌC THẮNG Hà Nội – 2016 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC KÍ KIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 11 Lý chọn đề tài 11 Mục tiêu nghiên cứu 12 Đối tƣợng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 13 Phƣơng pháp nghiên cứu 14 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 15 Bố cục luận văn 15 CHƢƠNG TỔNG QUAN 17 1.1 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên lĩnh vực Dệt may 17 1.1.1 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên lĩnh vực dệt may giới 17 1.1.2 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên Việt Nam 18 1.2 Chất màu từ hạt điều nhuộm 22 1.2.1 Sơ lƣợc điều nhuộm 22 1.2.2 Tình hình sản xuất hạt điều nhuộm 24 1.2.3 Thành phần hóa học hạt điều nhuộm 25 1.2.4 Tính chất hóa học chất màu annatto 25 1.2.4.1 Chất màu annatto 25 1.2.4.2 Tính chất hợp chất mang màu 26 1.2.5 Ứng dụng chất màu annatto 27 1.2.6 Phƣơng pháp chiết tách chất màu từ annatto 28 1.2.7 Các yếu tố ảnh hƣởng tới trình chiết tách annatto 29 1.2.7.1 Nhiệt độ 29 1.2.7.2 Thời gian 29 1.2.7.3 Dung tỷ 29 1.3 Vải Cotton (Vải bông) 30 1.3.1 Cấu tạo xơ 30 1.3.2 Tính chất cotton 31 1.3.3 Thuốc nhuộm cho vải cotton 33 1.4 Phƣơng pháp nhuộm màu cho vải cotton 34 1.4.1 Giới thiệu phƣơng pháp nhuộm 34 1.4.2 Phƣơng pháp nhuộm tận trích 35 1.4.3 Phƣơng pháp cầm màu cho vải 35 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 37 2.2 Nội dung nghiên cứu 37 2.3 Đối tƣợng nghiên cứu 38 2.3.1 Vật liệu 38 2.3.2 Hóa chất 38 2.3.3 Dụng cụ thiết bị 38 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 40 2.4.1 Phƣơng pháp chiết tách chất màu 40 2.4.2 Phƣơng pháp thống kê 41 2.4.3 Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng định lƣợng chất màu 42 2.4.4 Phƣơng pháp nhuộm màu cho vải Cotton 43 2.4.5 Phƣơng pháp đo màu 44 2.4.6 Phƣơng pháp đánh giá độ bền màu với trình giặt 45 2.4.7 Phƣơng pháp đánh giá số tính chất lý 46 2.4.7.1 Phƣơng pháp đánh giá độ bền học 46 2.4.7.2 Phƣơng pháp đánh giá độ thoáng khí 46 2.4.7.3 Phƣơng pháp đánh giá độ mao dẫn theo phƣơng nằm ngang 47 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49 3.1 Hạt điều nhuộm trƣớc sau xử lý 49 3.2 Đánh giá chất lƣợng chất màu annatto 50 3.2.1 Quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 50 3.2.2 Phổ hồng ngoại FTIR 51 3.3 Hiệu suất chiết hàm lƣợng chất màu tổng 52 3.4 Ảnh hƣởng điều kiện chiết tới hiệu suất chiết 54 3.5 Ảnh hƣởng điều kiện chiết tách tới hàm lƣợng chất màu tổng 55 3.6 Tối ƣu hóa trình chiết tách 56 3.7 Nhuộm màu cho vải cotton đánh giá độ bền màu 58 3.7.1 Nhuộm màu 58 3.7.2 Kết đo màu khả lên màu K/S 60 3.7.2.1 Kết đo màu 60 3.7.2.2 Khả lên màu K/S 63 3.7.3 Đánh giá độ bền màu với trình giặt 64 3.7.4 Đánh giá số tính chất lý 66 3.7.4.1 Đánh giá độ bền học 66 3.7.4.2 Đánh giá độ thoáng khí 68 3.7.4.3 Đánh giá độ mao dẫn theo phƣơng nằm ngang 70 KẾT LUẬN 73 HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan: Luận văn công trình nghiên cứu cá nhân với nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học (SVNCKH) đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn khoa học TS Nguyễn Ngọc Thắng Trong phần kết nghiên cứu chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm (từ mục 3.1 đến mục 3.6) đƣợc nhóm SVNCKH báo cáo hội nghị SVNCKH 2016 Các phần lại luận văn tác giả tự nghiên cứu trình bày hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc công bố dƣới hình thức Tác giả xin chịu trách nhiệm nghiên cứu trƣớc pháp luật nội dung, hình ảnh nhƣ kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn Hà Nội, ngày 16 tháng 10 năm 2016 Ngƣời thực Đỗ Thị Phƣơng Mai LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin chân thành cảm ơn đến Quý thầy, cô Viện Dệt may – Da giầy Thời trang thầy, cô Bộ môn Vật liệu Công nghệ Hóa dệt trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình giúp đỡ trình học tập nghiên cứu Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Ngọc Thắng, ngƣời thầy trực tiếp hƣớng dẫn, dành nhiều thời gian tâm huyết giúp hoàn thành luận văn tốt nghiệp Nhân đây, xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện đào tạo Sau đại học Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện để học tập hoàn thành tốt nghiệp khóa học Đồng thời, xin cảm ơn đến thầy cô công tác Trung tâm thí nghiệm Vật liệu Dệt may-Da giầy, PTN dự án JST - JICA ESCANBER, PTN Công nghệ lọc hóa dầu Vật liệu xúc tác hấp phụ trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội Trung tâm thí nghiệm Dệt may - Viện Dệt may Việt Nam giúp đỡ nhiều trình nghiên cứu thí nghiệm để có số liệu xác cho luận văn Tôi chân thành cảm ơn nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học 2016 (SVNCKH 2016) gồm em: Phạm Thị Ngọc, Bùi Thị Thoa, Nguyễn Nhƣ Quỳnh đồng hành nghiên cứu Trong trình làm luận văn này, có nhiều cố gắng tất nhiệt tình lực để hoàn thiện Tuy nhiên, thân nhiều hạn chế, luận văn không tránh đƣợc thiếu sót, mong nhận đƣợc quan tâm đóng góp quí báu thầy, cô giáo tất bạn bè, đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn Học viên Đỗ Thị Phƣơng Mai Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Điều nhuộm 22 Hình 1.2 Hoa điều nhuộm 23 Hình 1.3 Hạt điều nhuộm 25 Hình 1.4 Hạt điều nhuộm bột màu annatto 25 Hình 1.5 Công thức cấu tạo Bixin 26 Hình 1.6 Công thức cấu tạo Norbixin 26 Hình 1.7 Một số ứng dụng chất màu từ hạt điều nhuộm 27 Hình 1.8 Công thức cấu tạo Xenlulo 31 Hình 2.1 Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị dụng cụ thí nghiệm 39 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chiết tách chất màu nhuộm cho vải cotton từ annatto 40 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình nhuộm 43 Hình 2.4 Không gian màu L*a*b* 44 Hình 3.1 Ảnh chụp hạt điều nhuộm qua công đoạn xử lý chiết tách chất màu 49 Hình 3.2 Ảnh chụp kính hiển vi quang học bề mặt hạt điều nhuộm trƣớc sau chiết tách chất màu (×40) 49 Hình 3.3 Hạt điều sau chiết tách (×40) 50 Hình 3.4 Phổ UV-Vis chất màu annatto chiết từ hạt điều nhuộm dung môi metanol (A3B3C1) 50 Hình 3.5 Phổ hồng ngoại FTIR Bixin Annatto 51 Hình 3.6 Ảnh hƣởng dung tỷ nhiệt độ tới hiệu suất chiết 33 phút 54 Hình 3.7 Ảnh hƣởng thời gian nhiệt dộ tới hiệu suất chiết 12/1 ml/g 54 Hình 3.8 Ảnh hƣởng tƣơng tác dung tỷ thời gian tới hàm lƣợng chất màu 37°C 55 Hình 3.9 Ảnh hƣởng tƣơng tác dung tỷ nhiệt độ tới hàm lƣợng chất màu 33 phút 55 Hình 3.10 Ảnh hƣởng nhiệt độ chiết đến giá trị hấp thụ chất màu thời gian chiết 20 phút dung tỉ 10/1 (ml/g) 56 Hình 3.11 Độ kỳ vọng điều kiện tối ƣu cho hiệu suất chiết cực đại ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 57 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang Hình 3.12 Độ kỳ vọng điều kiện tối ƣu cho hàm lƣợng chất màu tổng cực đại 57 Hình 3.13 Độ kỳ vọng điều kiện tối ƣu cho hiệu suất hàm lƣợng tổng cực đại 57 Hình 3.14 Phƣơng trình phản ứng chuyển hóa Bixin dạng tan hoàn toàn nƣớc 58 Hình 3.15 Quá trình chuyển chất màu dạng Bixin không tan sang dạng tan hoàn toàn 58 Hình 3.16 Vải Cotton dệt thoi sau nhuộm cầm màu 59 Hình 3.17 Đƣờng cong phổ phản xạ mẫu vải cotton nhuộm với chất màu annatto 63 Hình 3.18 Đƣờng cong K/S mẫu vải nhuộm với chất màu annatto 64 Hình 3.19 Biểu đồ độ bền đứt độ giãn đứt mẫu vải 67 Hình 3.20 Biểu đồ độ thoáng khí mẫu vải 69 Hình 3.21 Biểu đồ độ mao dẫn theo phƣơng ngang mẫu vải 71 ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Một số nguyên liệu chất màu tự nhiên hay dùng để nhuộm vải 18 Bảng 1.2 Sản lƣợng sản xuất tiêu thụ hạt điều giới (tấn/năm) 24 Bảng 1.3 Thành phần 30 Bảng 2.1 Các dung môi phân tích 38 Bảng 2.2 Bảng mã hóa khoảng biến thiên yếu tố nghiên cứu 41 Bảng 3.1 Bảng kết thí nghiệm theo mô hình hợp tâm CCD kết thực nghiệm hai hàm mục tiêu 52 Bảng 3.2 Bảng giá trị ƣớc lƣợng hệ số hồi quy hàm mục tiêu hiệu suất chiết 53 Bảng 3.3 Bảng giá trị ƣớc lƣợng hệ số hồi quy hàm mục tiêu hàm lƣợng chất màu tổng 54 Bảng 3.4 Giá trị L*a*b*, C*, h° mẫu vải cotton dệt thoi nhuộm với chất màu annatto 61 Bảng 3.5 Cấp độ bền màu với giặt mẫu vải nhuộm 40 60 °C 65 Bảng 3.6 Kết độ bền đứt độ giãn đứt mẫu vải 66 Bảng 3.7 Kết xác định độ thoáng khí mẫu vải 69 Bảng 3.8 Kết độ mao dẫn theo phƣơng ngang mẫu vải 71 ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang DANH MỤC CÁC KÍ KIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT AFM Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic force microscope) CCD Mô hình hợp tâm (Central Composite Design) CTPT Công thức phân tử CODEX-CAC Ủy ban tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế (Codex Alimentarius Commission) DX10 Phần mềm quy hoạch thực nghiệm (Design Expert 10) FAO Tổ chức Lƣơng thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier Transform Infrared Spectrometer) RSM Phƣơng pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology) UV-Vis Phổ hấp thụ phân tử (Ultraviolet-Visible) β Beta Ʋ Upsilon D Dung tỷ H Thời gian T Nhiệt độ MCoT1 Mẫu vải cotton cầm màu trƣớc nhuộm với nồng độ chất màu 0,2% mvải MCoT2 Mẫu vải cotton cầm màu trƣớc nhuộm với nồng độ chất màu 1% mvải MCoT3 Mẫu vải cotton cầm màu trƣớc nhuộm với nồng độ chất màu 2% mvải MCoS1 Mẫu vải cotton cầm màu sau nhuộm với nồng độ chất màu 0,2% mvải MCoS2 Mẫu vải cotton cầm màu sau nhuộm với nồng độ chất màu 1% mvải ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang L* a* b* C* ho MCoK1 73,24 25,21 38,69 46,18 56,91 MCoK2 67,88 28,98 50,24 58,00 60,02 MCoK3 65,33 29,75 52,30 60,17 60,37 MCoS1 74,70 25,24 27,72 37,48 47,68 MCoS2 70,88 27,18 37,17 46,05 53,82 MCoS3 69,49 26,74 40,99 48,94 56,88 ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 62 Mẫu LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang 3.7.2.2 Khả lên màu K/S Đƣờng cong phổ phản xạ (%R) mẫu vải cotton dệt thoi nhuộm với chất màu annatto vùng bƣớc sóng nhìn thấy đƣợc thể hình 3.17 Từ hình thấy rõ đƣợc dạng đồ thị đƣờng cong phổ giống điểm cực trị đồ thị bƣớc sóng mà có giá trị phản xạ thấp khoảng 470 nm, nguyên nhân mẫu đƣợc nhuộm điều kiện nhuộm nhƣ nhau, chất màu mẫu vải giống nhau, có khác nồng độ chất màu có dung dịch nhuộm Đƣờng cong phổ nằm thấp chứng tỏ chất màu annatto bắt lên vải nhiều Từ thấy hầu hết mẫu nhuộm với nồng độ chất màu tăng cƣờng độ màu vải tăng lên Tuy nhiên, đƣờng cong phổ nồng độ chất màu 1% 2% nằm gần sát chứng tỏ cƣờng độ chất màu mẫu gần mẫu vải trở lên bão hòa chất màu 100 90 Reflectance (%) 80 70 60 50 MCoT1 MCoT2 MCoT3 MCoK1 MCoK2 MCoK3 MCoS1 MCoS2 MCoS3 40 30 20 10 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength (nm) Hình 3.17 Đƣờng cong phổ phản xạ mẫu vải cotton nhuộm với chất màu annatto Từ giá trị phản xạ R tính toán vẽ đƣợc đồ thị mối quan hệ khả lên màu K/S với bƣớc sóng tƣơng ứng mẫu vải nhuộm đƣợc thể ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 63 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang hình 3.18 Từ hình thấy rõ đƣợc cƣờng độ màu vị trí bƣớc sóng khoảng 470 nm cao với mẫu vải không cầm màu nồng độ chất màu 2% có lƣợng chất màu vải lớn So sánh mẫu theo phƣơng pháp cầm màu trƣớc, cầm màu sau không cầm màu nồng độ tƣơng ứng thấy đa số mẫu không cầm màu có K/S hay lƣợng chất màu vải lớn so với mẫu cầm màu sau lớn so với mẫu cầm màu trƣớc Chỉ có mẫu cầm màu sau nồng độ 2% lại có K/S hay cƣờng độ màu vải nhỏ so với mẫu cầm màu trƣớc K/S MCoT1 MCoT2 MCoT3 MCoK1 MCoK2 MCoK3 MCoS1 MCoS2 MCoS3 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength (nm) Hình 3.18 Đƣờng cong K/S mẫu vải nhuộm với chất màu annatto 3.7.3 Đánh giá độ bền màu với trình giặt Bảng 3.5 lần lƣợt ảnh mẫu vải trƣớc sau kiểm tra độ bền màu với giặt theo tiêu chuẩn ISO 105-C01 03, bảng cấp độ bền màu mẫu vải sau giặt so với mẫu chƣa giặt theo tiêu chuẩn ISO 105-A02 Từ đó, thấy tất mẫu vải đƣợc giặt 60°C có kèm theo Na2CO3 cấp độ bền màu với trình giặt giảm cấp so với mẫu vải giặt 40°C mà không kèm theo soda ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 64 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang Bảng 3.5 Cấp độ bền màu với giặt mẫu vải nhuộm 40 60 °C MCoT1 MCoT2 MCoT3 40°C 4 60°C 3-4 3-4 3-4 MCoK1 MCoK2 MCoK3 40°C 4-5 4-5 60°C 3-4 3-4 MCoS1 MCoS2 MCoS3 40°C 4 3-4 60°C 3-4 3-4 ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 65 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang Từ bảng 3.5 thấy cấp độ bền màu mẫu vải cầm màu trƣớc cầm màu sau không cầm màu 40°C chứa natri cacbonat (theo tiêu chuẩn ISO 105 – C01) lần lƣợt 4, 4-5 Còn cấp độ bền màu mẫu vải cầm màu trƣớc, không cầm màu, cầm màu sau với trình giặt 60°C có kèm theo natri cacbonat (theo tiêu chuẩn ISO 105 – C03) trung bình lần lƣợt 3-4, 3-4, 3-4 Từ thấy độ bền màu mẫu vải cotton dệt thoi nhuộm với chất màu annatto giảm đáng kể giặt ở 60°C môi trƣờng kiềm Vì vậy, sử dụng nên giặt nhiệt độ thƣờng không nên giặt nhiệt độ cao (60°C) ảnh hƣởng tới màu sản phẩm 3.7.4 Đánh giá số tính chất lý 3.7.4.1 Đánh giá độ bền học Bảng 3.6 Kết độ bền đứt độ giãn đứt mẫu vải Mẫu vải Eđ (mm) Pđ (N) MCo 51,73 698,88 MCoT1 60,97 696,46 MCoT2 59,69 717,87 MCoT3 55,35 724,13 MCoK1 60,89 682,88 MCoK2 57,53 684,42 MCoK3 59,35 681,78 MCoS1 58,55 687,09 MCoS2 60,77 709,36 MCoS3 58,83 692,31 ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 66 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 700 MCo MCoT1 MCoT2 MCoT3 MCoK1 MCoK2 MCoK3 MCoS1 MCoS2 MCoS3 600 500 Q (N) Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang 400 300 200 100 0 10 20 30 40 50 60 l (mm) Hình 3.19 Biểu đồ độ bền đứt độ giãn đứt mẫu vải Từ bảng 3.6 thể số liệu đo độ bền đứt mẫu vải theo tiêu chuẩn TCVN 1754 : 1986 (Vải Dệt Thoi - Phƣơng pháp xác định độ bền kéo đứt độ giãn đứt) thiết bị đo TENSILON Universal Tensile Testing Machine RTC – ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 67 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang 1250A Hình 3.19 biểu đồ đƣờng cong kéo đứt mẫu vải cotton dệt thoi nhuộm với chất màu annatto cầm màu với muối phèn nhôm Từ bảng 3.6 hình 3.19 thấy hầu hết mẫu vải có lực kéo đứt xấp xỉ nhau, nhiên số mẫu vải sau nhuộm cầm màu có lực đứt lớn Mẫu không nhuộm có độ giãn đứt thấp nhiều so với mẫu nhuộm cầm màu cụ thể độ giãn đứt mẫu trắng 51,73mm mẫu nhuộm khoảng 58-60mm chứng tỏ sau nhuộm độ giãn đứt mẫu tăng lên nhƣng lực có tăng nhƣng không đáng kể Nếu lực kéo đứt không thay đổi mà độ giãn đứt mẫu nhuộm tăng nói độ bền tuyệt đối kéo đứt tăng lên, mẫu vải sau nhuộm có độ bền tốt so với mẫu vải không nhuộm Nguyên nhân tƣợng vật liệu vải cotton dệt thoi (100% Bông) đƣợc nhuộm với chất màu annatto môi trƣờng kiềm pH = 7-8, môi trƣờng kiềm làm cho xơ trƣơng nở mạnh tăng kích thƣớc mao quản lên Bản thân xơ có thiết diện ngang hình hạt đậu có rãnh thiết diện dọc có dạng xoắn nhƣng trƣơng nở môi trƣờng kiềm xơ trở lên tròn xơ bị xoắn, tăng kích thƣớc chiều ngang co rút chiều dài Do đó, chất màu vào mao quản xơ dễ dàng kéo đứt lực kéo đứt không đổi nhƣng chiều dài đứt xơ giãn nhiều Vì làm tăng độ bền tuyệt đối kéo đứt Ngoài ra, sau nhuộm cầm màu làm tăng liên kết có vải nhƣ liên kết thuốc nhuộm với xenlulo hay liên kết ion kim loại với thuốc nhuộm vải làm cho mẫu vải trở lên bền hơn, lực kéo đứt độ giãn đứt tăng lên 3.7.4.2 Đánh giá độ thoáng khí Từ kết xác định độ thoáng khí 10 lần đo mẫu vải, tính toán giá trị cho giá trị trung bình lần đo, thu đƣợc kết thể bảng 3.7 Từ bảng 3.7 kết độ thoáng khí trung bình mẫu vải đƣợc so sánh thể biểu đồ Hình 3.20 ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 68 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang Bảng 3.7 Kết xác định độ thoáng khí mẫu vải Mẫu vải Diện tích vải đo Áp suất Dòng khí qua (cm2) (Pa) (1/m2/s) MCo 20 100 97,52 ± 3,37 MCoT1 20 100 79,36 ± 1,69 MCoT2 20 100 78,35 ± 3,16 MCoT3 20 100 80,74 ± 2,58 MCoK1 20 100 82,70 ± 2,50 MCoK2 20 100 78,99 ± 2,80 MCoK3 20 100 76,96 ± 4,91 MCoS1 20 100 83,86 ± 3,03 MCoS2 20 100 84,82 ± 3,02 MCoS3 20 100 81,66 ± 3,05 100 Độ thoáng khí (l/m2/giây) 80 60 40 20 MCo MCoT1 MCoT2 MCoT3 MCoK1 MCoK2 MCoK3 MCoS1 MCoS2 MCoS3 Hình 3.20 Biểu đồ độ thoáng khí mẫu vải Từ bảng 3.7 biểu đồ hình 3.20 cho thấy độ thoáng khí mẫu vải có khác biệt rõ rệt Trong tất mẫu thí nghiệm thấy mẫu không nhuộm hay mẫu trắng có độ thoáng khí cao (97,52 ± 3,37, l/m2/giây) Còn tất mẫu nhuộm dù cầm màu trƣớc, cầm màu sau hay không cầm màu có độ thoáng khí thấp hơn, nguyên nhân sau nhuộm phân tử ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 69 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang thuốc nhuộm chất cầm màu nằm mao quản vật liệu làm cho độ mao dẫn vải giảm làm cho vải giảm độ thông thoáng Từ đồ thị thấy nồng độ thuốc nhuộm vải nhiều độ thông thoáng vải giảm, với mẫu không cầm màu nồng độ thuốc nhuộm vải lần lƣợt 0,2%; 1%; 2% độ thông thoáng tƣơng ứng lần lƣợt 82,70 ± 2,50 (l/m2/giây); 78,99 ± 2,80 (l/m2/giây); 76,96 ± 4,91 (l/m2/giây) Đối với mẫu cầm màu trƣớc độ thoáng khí mẫu không biến đổi theo quy luật nguyên nhân cầm màu màu trƣớc nhuộm mẫu bị loang màu chỗ nhiều chỗ ít, thuốc nhuộm phân bố không bề mặt vải, đo kết biến động nhiều Khi so sánh mẫu nhuộm với thấy độ thông thoáng mẫu cầm màu sau lớn mẫu không cầm màu lớn mẫu cầm màu trƣớc 3.7.4.3 Đánh giá độ mao dẫn theo phƣơng nằm ngang Độ mao dẫn theo phƣơng nằm ngang mẫu vải thí nghiệm đƣợc đánh giá theo tiêu chuẩn AATCC 198 – 2011 Công thức tính độ mao dẫn theo phƣơng nằm ngang vải: W = Trong đó: W : Độ mao dẫn chất lỏng vải, mm2/giây d1 : Đƣờng kính chất lỏng thấm loang vải theo khổ vải, mm d2 : Đƣờng kính chất lỏng thấm loang vải theo chiều dài vải, mm t : Thời gian thấm chất lỏng vải, giây Từ số liệu thực nghiệm tính toán theo công thức tính độ mao dẫn chất lỏng vải theo phƣơng nằm ngang, thu đƣợc kết thể bảng 3.8 Từ bảng 3.8 hình 3.21 thấy mẫu không nhuộm hay mẫu trắng độ mao dẫn chất lỏng vải theo phƣơng ngang tốt, tính thấm hút tốt Còn mẫu sau nhuộm cầm màu độ mao dẫn theo phƣơng ngang mẫu ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 70 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang giảm nguyên nhân sau nhuộm chất màu nằm mao quản làm cho độ lƣu thông nƣớc qua lỗ mao quan giảm nên giảm độ mao dẫn Bảng 3.8 Kết độ mao dẫn theo phƣơng ngang mẫu vải d1 (mm) d2 (mm) t (giây) W (mm2/giây) MCo 214 100 88 32,37 MCoT1 300 84 77 16,93 MCoT2 300 91 77 18,24 MCoT3 300 90 79 18,39 MCoK1 300 92 77 18,55 MCoK2 300 91 75 17,87 MCoK3 300 94 86 21,04 MCoS1 300 56 48 6,96 MCoS2 300 59 44 6,72 MCoS3 300 70 51 9,19 Từ hình 3.21 thấy mẫu vải sau nhuộm mà không cầm màu 30 mẫu nhuộm cầm màu nguyên nhân sau cầm màu, chất cầm màu làm kết bó hạt thuốc nhuộm tạo hạt có kích thƣớc W (mm2/giây) độ mao dẫn mẫu tốt so với 20 10 lớn giữ chất màu vải Các hạt làm cho kích thƣớc mao quản vải bị thu hẹp, ngăn cản di chuyển nƣớc, làm giảm độ mao dẫn vải ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI MCo MCoT3 MCoK3 MCoS3 Hình 3.21 Biểu đồ độ mao dẫn theo phƣơng ngang mẫu vải 71 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang Khi so sánh mẫu cầm màu trƣớc cầm màu sau nhuộm mẫu cầm màu trƣớc nhuộm có độ mao dẫn theo phƣơng ngang tốt cầm màu sau nhuộm số lƣợng tâm hoạt tính vải trình nhuộm khuếch tán môi trƣờng, nên số lƣợng chất màu giữ lại vải mẫu cầm màu trƣớc so với cầm màu sau Do độ mao dẫn mẫu vải cầm màu trƣớc cao mẫu cầm màu sau ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 72 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang KẾT LUẬN Trong nghiên cứu này, chất màu annatto hạt điều nhuộm đƣợc chiết tách dung môi hữu cơ, metanol, với trợ giúp sóng siêu âm Các yếu tố độc lập ảnh hƣởng đến trình chiết tách đƣợc đánh giá bao gồm: nhiệt độ 25-55 (oC), thời gian 5-35 (phút), dung tỷ 5-15/1 (ml/g) Điều kiện tối ƣu cho hiệu suất 54,8 (oC), 34,32 (phút), 14,93/1 (ml/g) với hiệu suất lớn 5,65% Điều kiện tối ƣu cho hàm lƣợng chất màu 49,81(oC), 30,41 (phút), 14,28/1 (ml/g) với hàm lƣợng chất màu cực đại 0,676 (g Bixin/ g annatto) Điều kiện tối ƣu đồng thời cho hiệu suất chiết hàm lƣợng chất màu 54,56 (oC), 33,93 (phút) 14,93/1 (ml/g), thu đƣợc 5,64 (%) 0,67 (g Bixin/ g annato) Chuyển hóa chất màu bixin thu đƣợc dạng tan nobixin để nhuộm cho vải cotton môi trƣờng kiềm nồng độ chất màu khác theo ba phƣơng pháp: cầm màu trƣớc, cầm màu sau không cầm màu muối phèn nhôm kali Bằng phƣơng pháp đo màu quang phổ xác định đƣợc thông số màu, giá trị độ phản xạ R, giá trị khả lên màu K/S mẫu vải thực nghiệm Cấp độ bền màu mẫu vải thực nghiệm đƣợc đánh giá theo tiêu chuẩn có giá trị khoảng 4-5 Các mẫu vải sau nhuộm cầm màu có độ bền đứt độ giãn đứt tăng so với mẫu vải ban đầu không đƣợc nhuộm Độ thoáng khí vải ,và độ mao dẫn vải theo phƣơng nằm ngang mẫu vải thí nghiệm cho kết mẫu sau nhuộm cầm màu độ thoáng khí giảm so với mẫu ban đầu Phƣơng pháp chiết tách chất màu annatto từ hạt điều nhuộm dung môi metanol có trợ giúp sóng siêu âm cho hiệu chiết cao, rút ngắn thời gian chiết Việc cô đặc chất màu annatto giúp thuận lợi cho việc lƣu kho, vận chuyển sử dụng nhƣ thuốc nhuộm thƣơng mại ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 73 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang Chất màu chiết tách đƣợc nhuộm cho vải coton cầm màu muối phèn nhôm cho ánh màu từ vàng sáng đến cam đậm, sử dụng để tạo sản phẩm có tính sinh thái an toàn với ngƣời tiêu dùng ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 74 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Nghiên cứu điều kiện nhuộm tối ƣu chất màu chiết tách từ hạt điều nhuộm cho vật liệu dệt khác nhƣ lụa tơ tằm, len, vải tổng hợp vải pha Sử dụng vải nhuộm màu chiết tách từ hạt điều nhuộm để tạo sản phẩm có tính sinh thái an toàn với ngƣời tiêu dùng nhƣ quần áo, chăn, ga, gối cho trẻ em ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 75 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Islam S., Rather, L.J., and Mohammad F Phytochemistry, biological activities and potential of annatto in natural colorant production for industrial applications-A review J Adv Res., 7(3), (2016): 499-514 [2] Hoàng Thị Lĩnh cộng Nghiên cứu khả sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm vải tơ tằm, thiết lập qui trình công nghệ triển khai ứng dụng cho số sở làng nghề dệt nhuộm Đề tài Nghị định thƣ, 2012 [3] Yolmeh, M., et al Optimisation of ultrasoundassisted extraction of natural pigment from annatto seeds by response surface methodology (RSM) Food Chem., 155, (2014): 319–324 [4] Đào Hùng Cƣờng, Phan Thảo Thơ, Nghiên cứu chiết tách phẩm màu điều nhuộm dầu Meizan, Tạp chí Khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 1(30), 2009 [5] Vũ Mạnh Hải, Nghiên cứu chất nhuộm màu chất màu tự nhiên từ hạt lƣơng nho, Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may, 2007 [6] Nguyễn Thị Thu Phƣơng, Nghiên cứu chiết tách chất màu bixin norbixin hạt điều nhuộm, Khoa Hoá - Trƣờng Đại học Sơn Phạm - Đại học Đà Nẵng, 2006 [7] Phạm Thị Kiều Nguyên, Nghiên cứu chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm dung môi vô cơ, Đại học Đà Nẵng, 2012 [8] https://vi.wikipedia.org [9] James Smith, Annatto extracts – Chemical and Technical Assessment, 2006 [10] Nguyễn Trung Thu: Vật liệu dệt, NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1993 [11] Cao Hữu Trƣợng, Lý thuyết kỹ thuật nhuộm, in - hoa vật liệu dệt, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1979 [12] Rahmalia W., et al Aprotic solvents effect on the UV-visible absorption spectra of bixin Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc., 131, (2014): 455-460 ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 76 LUẬN VĂN THẠC SỸ ... dung môi hữu với trợ giúp sóng siêu âm để nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi chƣa có công trình nghiên cứu đƣợc công bố Do đó, đề tài Nghiên cứu chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm dung môi hữu. .. môi hữu với trợ giúp sóng siêu âm để nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi cung cấp thông tin hoàn thiện quy trình chiết tách chất màu, quy trình nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi, khả lên màu, khác... pháp chiết tách chất màu tự nhiên nhờ hỗ trợ sóng siêu âm cho hiệu chiết tách tăng, ảnh hƣởng bọt khí dung môi dịch chuyển sóng siêu âm [3] Tuy nhiên, việc chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm dung