《Advances in Materials Science and Engineering》：Multifunctional and Eco-Friendly Dyeing of Silk Using Babool (Acacia nilotica) Bark Extract: Effects on Fabric Performance, Color Characteristics, UV Protection, and Antibacterial Activity
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金合欢（Acacia nilotica）树皮与丝绸纤维之间表现出天然的协同作用，可实现环保型染色工艺。富含单宁和多酚类化合物的金合欢树皮提取物作为一种天然染料，能与丝绸纤维的蛋白质结构产生优异相互作用。本研究致力于开发一种使用水性金合欢树皮提取物对丝绸织物进行
金合欢（Acacia nilotica）树皮与丝绸纤维之间表现出天然的协同作用，可实现环保型染色工艺。富含单宁和多酚类化合物的金合欢树皮提取物作为一种天然染料，能与丝绸纤维的蛋白质结构产生优异相互作用。本研究致力于开发一种使用水性金合欢树皮提取物对丝绸织物进行染色的环保工艺。树皮提取物在 100°C 下煮沸 60 分钟，静置过夜后过滤得到染液。通过优化时间、温度、pH 值和浴比等染色工艺参数，确立了最佳染色程序。经染色处理的丝绸织物表现出良好至优异的色牢度（CF），这一结论已通过广泛的 CMC 比色评估得以证实。染色丝绸显示出良好至优异的色牢度。a?和 b?的正值证实了由于植物基多酚染料的作用而形成了红黄色调。通过扫描电子显微镜（SEM）对染色样品进行的表面分析揭示了团聚颗粒的沉积，而傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析则表明存在生物活性官能团。抗菌活性测试表明，通过圆盘扩散法测定，染色织物具有抗菌性；而紫外 - 可见（UV–Vis）光谱分析表明，其在 278 nm 处的最大吸收波长（λmax）处显示出增强的紫外线吸收能力。尽管该水性提取物略微提高了防紫外线性能，但紫外线防护系数（UPF）结果表明，染色和未染色丝绸织物的数值均低于具有防紫外线功能所需的最低阈值。染色织物在断裂强力、断裂伸长率、破裂阻力和透气性等各种物理机械性能方面均显示出良好的提升。此处展示的研究结果表明了丝绸天然染色的多功能性能和可持续性。
随着可持续纺织品重要性的提升及消费者对合成染料环境与健康危害认知的增强，开发天然染料替代品已成为纺织行业的重要趋势。合成染料生产过程中产生的大量高色度废水含有难降解的有机化合物和盐分，严重破坏水体生态平衡并增加生物需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）。尽管天然染料因其可再生性和生物降解性受到关注，但其存在提取成本高、对纺织品亲和力差及多功能性不足等局限。金合欢（Acacia nilotica，简称 BB）作为一种药用植物，其树皮富含单宁和多酚类化合物，具有潜在的染色与功能整理价值，然而其在丝绸织物上的染色化学机制及多功能应用尚缺乏系统研究。为此，研究人员开展了一项旨在利用金合欢树皮水提液对丝绸进行环保染色的研究，重点优化染色工艺参数，并全面评估染色后织物的颜色特性、色牢度、表面形态、抗菌性能、抗紫外线能力及物理机械性能。该研究发表于《Advances in Materials Science and Engineering》，证实了金合欢提取物作为丝绸天然染色的可行性，不仅赋予了织物良好的色泽和色牢度，还提升了其抗菌性和透气性，为替代合成染料提供了科学依据和技术支持。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，从孟加拉国采集的金合欢树皮经干燥粉碎后，通过水煮法（100°C，60 分钟）制备水性染料提取液；其次，以平纹组织的真丝织物为基底，通过单因素实验法系统优化染色时间、温度、染浴 pH 值及物料比（M:L）等关键工艺参数；随后，利用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析染色前后纤维的表面形貌变化及染料与纤维间的化学键合机制；此外，采用圆盘扩散法和光密度（OD）测试评估织物的抗菌活性，使用紫外 - 可见分光光度计测定其紫外线防护系数（UPF）及光谱吸收特性，并依据 ISO 标准测试了耐洗、耐摩擦、耐光、耐汗渍及耐水等各种色牢度指标；最后，通过数字织物强力测试仪和透气性测试仪检测了织物的断裂强力、伸长率及透气性等物理机械性能。
研究结果主要包含以下几个方面：
在染色工艺优化方面，研究人员发现随着染色时间延长（30-120 分钟）和温度升高（40-120°C），丝绸织物的颜色深度（K/S 值）显著增加，色调呈现典型的红黄色，但温度过高（140°C）会导致天然染料分解。染浴 pH 值对染色效果影响显著，酸性条件（pH 2-5）有利于染料在丝绸上的固着，呈现深色且鲜艳的色泽，而碱性条件则导致上染率急剧下降。物料比（M:L）从 1:10 增加至 1:50 时，织物的得色量逐渐提高。
在微观结构与化学相互作用方面，SEM 分析显示染色后的丝绸表面附着有团聚的染料颗粒，表面变得粗糙，而未染色丝绸表面光滑。FT-IR 光谱分析表明，染料中的酚羟基与丝绸蛋白链之间形成了氢键及络合物，特征峰的位移和增强证实了染料分子与纤维基质间发生了有效的化学相互作用。
在功能特性方面，抗菌测试表明，虽然染色织物未形成明显的抑菌圈，但其表面表现出对革兰氏阳性菌（芽孢杆菌属）和革兰氏阴性菌（假单胞菌属）生长的显著抑制作用，光密度测试进一步证实了其抗菌活性。紫外防护测试显示，尽管染色后织物的紫外线吸收能力有所增强，最大吸收波长位于 278 nm，但其 UPF 值仅为 10.585，仍未达到纺织品防紫外线的最低标准（UPF>15），属于无防护等级。
在色牢度与物理机械性能方面，优化工艺下的染色丝绸表现出良好的综合色牢度，耐干摩擦等级达 4-5 级，耐湿摩擦为 4 级，耐洗变色等级为 3-4 级，且在酸性和碱性汗渍测试中均表现稳定。物理机械性能测试显示，染色过程导致织物的断裂强力和断裂伸长率略有下降（分别降低约 12.6% 和 11.2%），这归因于酸性染色条件对丝素蛋白链的影响；然而，织物的透气性显著提升了约 57.5%，归因于纱线松弛保持了孔隙的开放性。
讨论与结论部分总结指出，金合欢树皮提取物是一种极具前景的丝绸天然染料，能够赋予织物稳定的红黄色调和满意的色牢度。结构分析揭示了多酚类化合物（如单宁酸、没食子酸等）通过氢键和络合作用与丝素结合。虽然其抗菌性能显著且透气性得到改善，但其紫外线防护能力尚需通过其他功能化手段进一步提升。该研究证实了利用金合欢提取物进行丝绸染色的环境友好性和多功能性，为开发可持续纺织印染技术提供了重要参考。未来研究可聚焦于开发更环保的提取工艺、探索生物媒染剂以提升色牢度，并利用液相色谱 - 质谱联用（LC-MS）等技术深入解析其活性成分。
