蚕丝织物的天然染料染色

瞿 永(， )

天然染料是指从植物、动物或矿产资源中获得的、很少或没有经过化学加工的染料[1]。天然染料具有较好的生物可降解性和环境相容性，可以减少染料对人体的危害，有利于减少污水处理负担，保护环境。蚕丝织物采用天然染料进行染色，使其更加符合绿色织物的标准，达到全绿色纺织品的要求。随着生活水平的提高，人们更加重视环保和健康，越来越多的天然染料应用于蚕丝织物的染色[2]

1 天然染料的种类

1.1 按天然染料的来源分类

天然染料按来源可分为植物染料、动物染料和矿物染料，其中以植物染料为主。植物染料主要来源于植物的根、茎、叶、花、果等，常用的有茜草、紫草、苏木、靛蓝、红花、石榴、黄栀子、茶叶、崧蓝、荩草、柿子、紫草等。动物染料有虫紫胶、胭脂红等。矿物染料主要为天然彩色矿石，是各种无机金属盐和金属氧化物，如丹砂、粉锡、铅丹、大青、宅青、赭石等。

1.2 按天然染料的化学结构分类

天然染料按化学结构可分为类胡萝卜素类、蒽醌类、萘醌类、类黄酮类、姜黄素类、靛蓝类、叶绿素类共7类。

1.3 按天然染料的溶解性分类

天然染料按溶解性可分为水溶性、油溶性和醇溶性三类。水溶性染料易溶于水及在含水乙醇中有较大溶解度，在无水乙醇中难溶，在石油醚中不溶解。油溶性染料易溶于石油醚、二氯甲烷等有机溶剂，不溶于水、难溶于乙醇、丙酮等溶剂。醇溶性染料的溶解性质介于水溶性染料和油溶性染料之间，易溶于无水乙醇、丙酮等极性有机溶剂中[4]。

1.4 按天然染料的颜色分类

天然染料的颜色有红色、黄色、蓝色、棕色等,其中以黄色和红色品种最多，蓝色、绿色和黑色品种最少。

1.5 按天然染料的染色方法分类

蚕丝作为蛋白质纤维，其染色方法主要有直接法和媒染法两种。直接法减少了金属离子的使用, 特别是一些有害金属离子的使用。但直接染色法的染色牢度不够好,色浓度偏低[3]。媒染法分两种，一种是先经媒染剂处理后再进行染色即预媒染色法，另一种是先染色后再进行媒染处理即后媒染色法。由于预媒染法染色工艺的匀染性和摩擦牢度较差，因此对蚕丝织物大多采用后媒染色法[5]。

2 几种天然染料的染色性能

2.1 姜黄素

姜黄素是从姜根茎中提取的食用色素，属于酚类衍生物，是天然黄色染料中最鲜艳的一种。姜黄素遇酸呈现黄色，遇碱呈红棕色。姜黄色素对蚕丝织物染色可获得较为深浓的土黄色[6]。姜黄素直接染皂洗牢度不好，媒染皂洗牢度有所提高[7]。

邓一民[8]采用姜黄染液在碱性条件下对蚕丝织物进行染色，结果发现无论是直接染色还是铝盐或铁盐预媒染色，织物颜色都随染料浓度的增加而变深变浓。较低pH值和适宜的温度有利于上染，并且皂洗牢度和摩擦牢度均能达到3级以上。

2.2 茶叶

蚕丝织物对茶叶染料有较好的吸附性。媒染后所得织物颜色为咖啡色和棕色色系。黄旭明[9]等采用直接法、预媒染色法和后媒染色法对蚕丝织物进行染色比较试验发现，加入媒染剂能显著提高茶叶染料对蚕丝织物的上染性能。预媒染色法染色所得到的织物颜色最深，后媒染色法次之，直接法最差。陈美云[10]等研究发现采用不同媒染剂对蚕丝织物染色，织物的色光有所不同。硫酸亚铁媒染染色蚕丝织物色光变化最大，硫酸铝钾媒染染色蚕丝织物色光变化最小。由于在中性和碱性条件下茶叶染液的色光不稳定，故茶叶染料适合在酸性条件下进行染色，不适合中性和碱性条件的染色[11]。

2.3 板栗壳(树皮)

板栗壳(树皮)天然染料是从板栗壳或板栗树枝条的表皮中浸提出来的一种红棕色天然植物染料。刘俊辉等采用板栗壳天然染料对蚕丝织物进行直接染色、明矾预媒染和明矾后媒染3种方法的对比试验发现，板栗壳天然染料对蚕丝织物的直接性较好，但湿摩擦牢度稍差；明矾后媒染可提高织物的干、湿摩擦牢度[12]。在板栗壳(树皮)天然染料中加入不同媒染剂会得到不同的颜色。用硫酸亚铁作媒染剂可得到不同深度的黑色，用醋酸铝作媒染剂则可得到不同深度的棕色[13]。由于板栗壳天然染料是黄酮类物质，酸碱稳定性差，故适宜于弱酸和中性条件。

2.4 胭脂虫红

胭脂虫红是最漂亮的红色天然染料，存在于寄生在仙人掌上的胭脂虫红虱的体内，属于蒽醌类色素。胭脂虫红因其良好的抗氧化性而成为理想的天然染料。曹红梅等采用胭脂虫红对蚕丝织物进行染色发现，无媒染时织物上染率较低。采用金属离子媒染的织物上染率得到提高，耐洗、耐汗渍、耐磨擦等各项牢度基本上达到了3级。蚕丝织物经金属离子媒染后断裂伸长率有所上升，但拉伸强力下降，织物表面还会出现因原纤化而形成的灰伤[14]。

3 改善天然染料染色性能的方法

由于天然染料的色素分子与蚕丝纤维亲和力较小，染料颗粒较大，染色过程中染料不能充分地上染纤维，造成蚕丝织物上染率低。为了提高天然染料对蚕丝织物的染色牢度，长期以来人们进行了广泛的研究。

3.1 采用新型媒染剂

天然染料一般采用金属离子媒染以提高织物的上染率和染色牢度[15]。传统的媒染剂大多含重金属离子，因染色后残留在染浴中的媒染剂会对环境造成污染而受到限制。近年来，含锌、铁、铝、镍、镁、铜等符合环保要求和生态纺织品要求的金属媒染剂已成为天然染料媒染剂的选择[16]。林细姣[17]等使用稀土作为媒染剂对蚕丝织物进行媒染染色后发现，由于稀土离子可进入纤维的非结晶区甚至结晶区的边缘，染色过程中稀土与染料分子及纤维素分子形成多元络合，增大了染料与纤维分子间作用力，从而提高染色牢度。

3.2 采用蛋白酶预处理

利用蛋白酶对蚕丝丝素表面的刻蚀作用，可增加蚕丝织物的表面积，提高天然染料对蚕丝的上染率。同时由于削弱了蚕丝表面的反光，具有一定的消光作用。孙戒[18]等采用胃蛋白酶对蚕丝织物进行预处理，再用天然茜草染料对其进行染色。结果发现，染色后不但提高了蚕丝织物的得色量，织物的湿摩擦牢度和皂洗牢度也有明显的提高。

3.3 分散染料颗粒

染料颗粒较大是造成蚕丝织物上染率低的原因之一。分散染料颗粒常采用超声波法和分散剂法。超声波法是通过超声波的高压搅拌作用，使染料颗粒解聚，获得微粒径的染料，从而达到改善染色效果的目的。分散剂法是采用阴离子或非离子表面活性剂作为分散剂，使染液中的染料颗粒得以分散，形成较稳定的分散体系，织物和染料接触的机会增多，从而加快上染速度[19]。

3.4 采用固色工艺

浸渍、焙烘和汽蒸三种固色工艺均能改善天然染料的皂洗牢度、摩擦牢度和耐酸碱牢度[20]。高亚宁[21]等用黄柏染料直接上染蚕丝织物时，其耐洗色牢度的变色级别为1级。采用交联剂对织物进行染前浸渍处理，其耐洗色牢度的变色级别达到4级。在染液中加入一定量的紫外线吸收剂和抗氧化剂，以减少紫外线对染料和织物的破坏，也可提高染色织物的耐日晒牢度[16]。此外，选择对耐光色牢度影响小的助剂、控制染色时织物的酸碱性和温度等方法均可提高蚕丝织物的上染率[22]。

4 结语

利用天然染料对蚕丝织物进行染色,不仅有助于提高织物附加值，也是纺织品突破绿色壁垒的一个有效途径。由于多数天然染料存在染色牢度差、给色量低、色谱不全、染色时间过长、难以进行标准化生产等问题，使得天然染料不能完全替代合成染料[23]。开发天然染料新来源，研究新的染色方法，提高染色性能还有很多问题需要解决。

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