基于“捶草印花”传统工艺改进设计的实验

朱帅颖 刘业涵 凌一洲

摘要： “捶草印花”是起源于明清时期的传统印染工艺，通过捶打植物花叶，使汁液浸染在布料上印出图案。为继承和改进这种民间工艺，通过三组实验探究使捶草印花作品着色更均匀、颜色更丰富和清洗不褪色的方法，并从化学的视角解释实验现象，为改进捶草印花工艺提出建议。

关键词： 捶草印花; 传统工艺; 实验改进; 中学化学拓展实验

文章编号： 10056629（2022）06007605

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 实验背景

“捶草印花”是中国传统草木印染工艺，通过捶打植物的叶片、枝干、花瓣等，使植物汁液浸染在布料上，从而呈现出花草独特而淳朴的颜色和图案[1]。捶草印花工艺起源于明清时期，如今已经成为河南省省级非物质文化遗产（简称“非遗”），其传承人朱秀云把捶草印花的基本工艺流程总结为采草、备料、摆花、夹布、捶打、清理、媒染、晾晒[2]，可以看出，这种工艺具有取材简便、流程简洁、过程环保等特点。

近年来，许多文献关注到了中华优秀传统文化在化学教学中的显性和隐性价值，倡导在化学教学中融入并展示中华文化的非凡魅力，发展人文底蕴和科学精神等核心素养[3]。郑敏艺等明确提出“非遗”是中华民族优秀传统文化的重要代表，要把“非遗”融入中学化学教学[4]。

作为“非遗”的“捶草印花”工艺不仅体现中国古代劳动人民的智慧，还蕴含了丰富的教学资源和情境价值，因此本文将其设计为中学化学拓展实验，旨在继承和改进这种民间工艺，发展学生的化学学科核心素养。本实验基于捶草印花工艺的关键流程做进一步的改进，具体而言分为三个部分： 在采草和备料环节研究如何使着色更均匀;在新增的布料预处理环节研究如何使颜色更丰富;在作品完成后研究如何防止清洗后褪色。所需实验材料均廉价易得，且实验耗时较短，实验过程富有趣味性，适合作为中学化学的拓展实验和家庭实验。

2 实验一： 使作品着色更均匀

2.1 探究问题与假设

据文献记载，不同种类的花草（例如叶肉较厚的树叶、叶肉较薄的树叶、花瓣等）都可以作为捶草印花的染料，而不同种类的面料（例如棉、麻、毛等）也都可以作为染色载体[5]。但是，从前期尝试和网络图片中不难发现，并不是所有作品的着色都很均匀。在一些失败的作品中，同一片叶片或花瓣的颜色时而深时而浅，降低了美观性;在另一些作品中，颜色色块又似乎过浓，团在了一起。

因此，本文提出第一个探究问题： 如何获得着色均匀的捶草印花作品？我们假设不同种类的花草适合不同种类的面料。

2.2 实验材料与方法

实验材料： 不同种类的花草标本，包括： （1）叶厚汁多的灌木叶，（2）叶薄汁少的枫叶，（3）红花酢浆草的花瓣。每种花草标本各3份，为控制变量，要求大小、成熟度相近。不同种类的布料（A.纯棉布、B.亚麻布、C.粘纤布）各3份。锤子（木槌或较大的鹅卵石）、胶带、40倍微距镜等。

实验步骤如下：

（1） 把新鲜花草标本放入室温的蒸馏水中浸泡20分钟，捞出后用纸巾擦干。

（2） 把花草标本放在布上，用胶带粘贴覆盖（需完全覆盖花草标本）。

（3） 用锤子捶打花草标本，使植物汁液浸染至布料上。

（4） 观察到布料背面微微渗出植物汁液后，停止捶打。

（5） 撕下胶带，此时胶带会把植物标本剥离布料表面，在布料上留下植物图案。

（6） 依次把三种植物标本（①灌木叶、②枫叶、③花瓣）与三种布料（A.纯棉布、B.亚麻布、C.粘纤布）组合，形成9组实验方案（A1、 A2、 A3、 B1、 B2、 B3、 C1、 C2、 C3），重复9次实验，用肉眼观察比较实验效果。

（7） 把9次实验的布料放在40倍放大的微距镜下观察，比较差异。

2.3 实验结果与讨论

总体而言，纯棉布、亚麻布、粘纤布都能够印上植物的颜色，这是因为三种布料都是由纤维素纤维组成（其结构如图1所示），含有大量的羟基、羟甲基和半缩醛羟基等亲水基团，故吸水性（着色性）较好。

但是，不同实验的着色均匀度仍有一些差别，如图2和表1所示。纯棉布上的各种植物色彩都很均匀，但纹理不够清晰（即颜色在一定程度上晕开）;亚麻布上的色彩也很均匀，且可以清晰印出花瓣和叶肉较厚的树叶的纹理;粘纤布的表现不太稳定，当树叶叶肉较薄时可以色彩均匀、纹理清晰地印出，但当叶肉较厚时效果很差，印制花瓣的色彩较好，纹理效果却一般。

实验结果表明，不同特性的植物适合不同的布料，这可以结合布料的微观结构予以解释。从图2的A1～A3可以看出，纯棉布的纤维细密、规整、吸水性好，因此印染的色彩更均匀。但是，植物汁液也因此更容易晕染开来，在宏观层面表现为色块的团簇和纹理的缺失。微距镜下亚麻布的纤维也很规整，因此印染的色彩仍然均匀。但亚麻布明显比纯棉布稀疏，吸水性不如纯棉布，因此色彩不容易晕染成一团，纹理得到了保留。粘纤布的微观结构明显不如纯棉布和亚麻布规整，而是由大量杂乱的纤维散乱交织在一起，因此当树叶叶肉较厚时，植物的纤维容易与粘纤布纤维纠缠、无法分离，在宏观层面表现为色彩不均匀。但是，当印染叶肉薄的树叶时，植物的纤维不受此影响，可以随胶带完全剥离，着色均匀且纹理清晰。

2.4 实验结论

叶肉较厚的树叶适合印染亚麻布。叶肉较薄的树叶最适合印染粘纤布，其次是亚麻布。花瓣最适合印染在亚麻布上，其次是粘纤布。

3 实验二： 使作品颜色更丰富

3.1 探究问题与假设

捶草印花工艺追求色彩的美观，因此本文提出第二个探究问题： 如何使捶草印花作品的颜色更加丰富？已有研究表明，天然植物组织的水提取液可以随溶液酸堿度的不同，呈现不同的颜色[6]。据此，我们假设不同酸碱度的布料可以使印染的植物呈现不同的颜色。

3.2 实验材料与方法

实验材料： 不同种类的花草标本，包括： （1）绿色灌木叶，（2）红枫叶，（3）粉红色的酢浆草花瓣。3块纯棉布、10%柠檬酸溶液、10%碳酸钠溶液、喷壶、锤子（木槌或较大的鹅卵石）、胶带等。

实验步骤如下：

（1） 用喷壶在3块布料上分别均匀喷洒少量室温的柠檬酸、清水、碳酸钠溶液，使3块布料具有不同的酸碱度。

（2） 把不同的植物标本印染在不同酸碱度的布料上，其步骤与实验一的第（1）～（5）步相同，此处不再重复叙述。

（3） 比较同种植物在不同酸碱度布料上的颜色是否有差异。

3.3 实验结果与讨论

实验结果如表2所示。除了灌木叶在不同酸碱度布料上颜色几乎不变外，枫叶和酢浆草花瓣的颜色均随酸碱度发生了变化。

这是因为枫叶和花瓣液泡内的细胞液中有丰富的花青素，花青素的配合物分子结构可以随酸碱度的变化而发生改变（如图3所示），从而呈现不同的颜色。当细胞液为碱性时，花青素呈蓝紫色，当细胞液呈酸性时，花青素呈红色。

3.4 实验结论

布料酸碱度的改变可以导致部分印染的植物颜色的变化，使捶草印花作品具有更丰富的色彩。例如，红枫叶在中性布料上呈现深红色，在酸性布料上呈现鲜红色，在碱性布料上呈现绿色;酢浆草花瓣在中性和酸性布料上呈现粉红色，在碱性布料上呈现蓝色。

4 实验三： 使作品清洗不褪色

4.1 探究问题与假设

尽管刚刚完成的捶草印花作品颜色较深，但颜色不太稳定，当布料清洗后容易褪色。因此，本文提出第三个探究问题： 如何使捶草印花作品的颜色稳定、清洗不褪色？生活经验表明，一些会褪色的新衣服最好在食盐水中浸泡后再清洗，因为食盐有固色作用，能防止褪色。古籍《天工开物》记载：“投矾化之，以之染物，则固结肤膜之间”，表明了明矾是古代用于固定颜色的物质[7]。在现代印染行业，SH96是一种用于提高衣物颜色的洗涤牢度、耐汗渍色牢度的助剂，它由二乙烯三胺、双氰胺和氯化铵缩合、环化制得。因此，我们提出假设： 食盐、明矾、固色剂SH96可以使捶草印花作品颜色稳固、清洗不褪色。

4.2 实验材料与方法

实验材料： 同种深红色灌木叶3片、亚麻布3块、食盐、明矾、固色剂SH96、锤子（木槌或较大的鹅卵石）、胶带等。

实验步骤如下：

（1） 把3片同种深红色灌木叶印染在3块相同的亚麻布上，其步骤与实验一的第（1）～（5）步相同，此处不再重复叙述。

（2） 把3块布料分别浸泡在室温下的饱和食盐水、饱和明矾溶液、2% SH96溶液中30分钟，取出后晾干。

（3） 检验固色效果： 把固色后的3块布料放在清水中浸湿，再用相同力度揉搓40下，观察是否褪色。

4.3 实验结果与讨论

实验结果如图4所示。无论是生活中的食盐、明矾，还是工业有机固色剂SH96，都能够固定颜色，在清水中揉搓40次也不褪色，效果较好。其中，食盐和SH96对树叶原有的颜色改变较小，但明矾固色后树叶颜色从原本的深红色变成深青色。

尽管3种固色剂都达到了相近的效果，但其作用原理不同。食盐可以在浸透布料的同时，将色素分子也一同带入布料纤维组织的内部，从而强化两者的结合，达到固色的作用。从机理上说，布料的纤维素和色素都含有大量的羟基，在水溶液中都显负电性，因此布料与色素之间存在静电斥力，造成吸附困难。但是，添加无机盐后，同离子效应降低了色素与纤维之间的斥力，促进了色素与纤维的结合[8]。

明矾溶液中的铝离子会水解形成絮凝状的胶体氢氧化铝： Al3++3H2O

Al（OH）3+3H+，该过程释放的氢离子可以中和负电性的色素和纤维素，使之恢复电中性，减弱色素与布料纤维的排斥力[9，10]。同时，由于铝离子水解生成的氢离子与色素反应，造成了花青素结构的改变，这也解释了为什么明矾的固色破坏了捶草印花作品原本的颜色。

SH96固色剂用双氰胺与二乙烯三胺缩合成树脂，再环构化生成季铵盐型树脂，在布料上形成高分子薄膜（图5），季铵盐与树脂薄膜使颜色牢固地锁在布料上[11]。

4.4 实验结论

食盐、明矾、SH96都能使捶草印花颜色固定、清洗不易褪色。其中，食盐和SH96固色剂对颜色的保留度效果更好，推荐使用。

5 结束语

以上三个实验得出了优化“捶草印花”效果的方法。

这些实验可以应用到中学课堂，作为拓展探究实验、家庭实验或项目式学习活动予以实施。要求学生自己设计实验方案，利用生活中常见的材料完成实验，通过分析实验现象得出结论，从而发展科学思维和实践能力。这些实验还可以让学生感受到中华优秀传统文化的魅力，在动手实践中感悟和欣赏传统工艺之美，通过思考其背后的科学原理，进而用现代实验方法改进和创新传统工艺，实现科学之美与艺术之美的融合。

参考文献：

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