天然染料应用的现状与发展

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年德国等发达国家颁布了禁用这些染料的法规。 不仅如此 , 随着地球石油资源的消耗, 合成染料的 原料问题已暴露 出来 , 因此科研人员开始致力于
天然染料 , 是通过染料分子的聚集吸附在纤维上,
因而摩擦牢度较低。胭脂红酸等亲水型天然染 料, 水溶性好 , 具有 阳离子性的化学结构, 可以上
收稿 日期 :04 9 6 20 - 一1 0
除此之外, 许多天然色素还因其特殊的成分
及结构而应用于新型功能性纺织品的开发。例如
4 种织物进行了染色吸附平衡实验, 结果表明, 这
4 种织物对茜素的吸附属于 Nr t e s吸附, n 符合分
配机理, 具有分散染料的特性〔0 3 ]
李辉芹等认为利用紫草、 胡桃等蔡醒型天然
染料对聚醋纤维进行染色时, 其吸附机理非常符
石 姑衬拨
20 0 5年 常 4期
天然染料应用的现状与发展
余 静, 贾丽霞
800 308 ( 新疆大学纺织系, 新疆 乌鲁木齐
摘 要: 随着人类环保意识的增强及对 自身健康的 日益重视, 重新评估和开发天然染料 已成为客观需要。 文章重点介绍了天然染料的染色机理以及在各领域中的应用情况 , 出了天然染料应用过程中的局限性 , 指 提出 了解决其局限性的一些思路 , 并对天然染料的应用前景做出了乐观估计。 关键词: 天然染料 ; 染色; 应用研究 ; 进展 中图分类号: 9 . 1136 5 文献标识码 : A 文章编号: 0- 5( 0 ) - 2- 1 31 62 50 0 4 4 0 4 0 40 0
成生产, 其纯度高、 性能稳定 、 原料丰富、 不与粮食 争地、 可以大规模进行生产 , 只要不含有重金属等 有害杂质 , 其安全性无问题 , 成本也比天然提取的 染料低得多。因此 , 研究性能优 良的天然染料的
天然黄(R Y 和天然绿(R一 ) T一 ) T G ;铜牛牌” “ 系列
童装选用纯天然植物染料系列染色; 江苏三毛集 团也已将植物染料用于制备高支天素丽环保型高
不充分。
少或没有经过化学加工的染料〔。 ‘ 〕
天然染料根据来源可分为植物染料、 动物染 料和矿物染料。植物染料有茜草、 紫草、 苏木、 靛
蓝、 红花、 石榴、 黄桅子、 茶等; 动物染料有虫( 紫)
胶、 胭脂红虫等; 矿物染料有各种无机金属盐和金 属氧化物。按化学组成可分为类胡萝 卜 素类、 葱 醒类 、 蔡醒类、 类黄酮类 、 姜黄素类、 靛蓝类 、 叶绿
也有较大差异, 对蛋白质纤维和纤维素纤维而言 , 染色方法主要有无媒染色法、 先染后媒法 以及先 媒后染法。对合成纤维而言, 主要分为常压染色 和高温高压染色。最佳染色工艺应根据染料性质 而定。特别需要指出的是 , 同种天然染料 , 当使用 不同的媒染剂染色, 往往会使被染纤维呈现不同
41 解决染料供应困难 . 天然染料多来源于动植物 , 这使得它难 以进
作者简介: 余静(90 , , 18 一)女 硕士, 新疆大学纺织系, 主要 从事纤维染色研究及新型助剂的开发工作。
染 丝l 蚕[ 2 0
李清蓉等研究了天然染料等同体茜素的染色
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泌 衬拔 1 ! }
热力学 , 并对茜素上染丝绸 、 羊毛、 涤纶和尼龙等
档面料, 效果较好[〕 , ’ 。 ,
大 防 外 织 [ 日 青 试 厂 产的 黄 紫 线 物6 本 森 验 生 可 ] ,
医治皮炎 的艾篙色织物 以及印、 日等 国用茜 韩、 草、 靛蓝、 郁金香和红花染成的具有防虫 、 杀菌、 护 肤及防过敏的新型织物等等。 32 天然染料在其它领域中的应用 . 一些天然染料, 尤其是一些植物染料本身就 来源于药用植物, 因而它们在卫生及医药领域都
物之间可形成离子键。天然小聚类染料上染丙烯
史, 明清时期, 我国天然染料的制备和染色技术都
已达到很高的水平 , 染料除 自用外 , 还大量出 口。
睛纤维标准亲合力相当高, 7 0℃和9 0℃时分别为 3 . k ml 33 ml 39 o J 和4 . k o 其牢度性能与碱性染料 / J , /
前景 。 参考文献 :
[ ] Dei t Mc nm d i stt fr wh r 1 e tGp . as o yn yhii e i nu p ua e i f g e bs a e h e n c t t
d s ou g, 0()2 e20,3: y [了Cl r 0 e J oa 3
53 应用领域上的新进展 . 近年来 , 人们开始尝试用天然染料染合成纤
维。用 Caid染料对腊纶织物染色, hvk i lo 可得到黄
棕色和暗橙色。氯化亚锡和明矾作为媒染剂时, ‘ 上染率高。用硫酸铜时, 耐光牢度很好。天然染 料黄粟中所含的小聚碱是 目前所知的天然染料中 惟一的阳离子染料, 它也可以用来染丙烯睛纤维。 聚酞胺纤维中含有氨基和梭基 , 可用离子型 染料如酸性和金属络合染料 , 也可用分散染料染 色。天然染料中的紫草、 胡桃、 胭脂树等适合上染
量生产。由于动植物中色素含量较小 , 要想获得 足够染料 , 就要大量采摘或砍伐植物, 或者猎取动 物。这会造成对生态环境的破坏 , 违背了使用天 然染料染色以利于生态和环保 的初衷。另外 , 许 多天然染料也都是中草药资源, 具有很高的药用 价值和经济价值 , 如果将它们大量用于染料的提
31 天然染料在纺织领域的应用 . 日本晃立公司批量开发了棕、 蓝 3 绿、 个色系 的植物染料。大和染公司推出“ 草衣染色” 形染 , 公司推出“ 靛蓝印花” 。日本用全天然染料染色的
增加。此外, 染料在水中是部分溶解的, 可能是染
料发生聚集, 因此容易在高浓度时染得深色〔。 ’ 〕
日本也有一些研究天然染料上染蚕丝和棉纤 维机理方面的文献报导。莽草宁、 苏仿等媒染型 天然染料 , 是通过媒染剂与纤维分子形成络合物 上染 , 但媒染前后色调有些变化。靛蓝等还原型
有 1 多种常用染料有可能产生致癌物质。1 4 0 0 9 9
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品种 , 测定其结构 , 再研究其合成方法 , 逐步实现 工业化大生产 , 以代替种植 、 提取天然染料和安全
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效果。有证据表明, 在媒染剂存在下 , 对棉织物进 行天然染料染色的超声波和微波实验, 结果显示 , 超声波和微波的振荡加速了染料的渗透 , 提高了
染色深度。
类似, 水洗牢度 良好, 但耐光牢度只有 1 级。这 5 种染料与合成纤维的染色烩是正值, 说明染色是
吸热过程。随染色温度升高, 染料上染率会继续
合成染料 自 1 9世纪中叶问世以来, 由于色彩缤
纷、 色谱齐全 、 耐洗耐晒、 价格便宜等特点 , 逐步取 代了天然染料, 成为纺织品最主要的着色剂。随 着人们环保意识的加强以及对人类健康的 日益重 视, 部分合成染料对人类健康和生态环境所产生 的副效应愈来愈受到关注。近几年的研究表明,
有着广泛的应用[0 7 7
天然染料还被用于化妆品制造。例如唇膏中 的色泽增强剂, 美肤品中的各种染料等。 4 应用天然染料存在的问题及解决思路 天然染料虽具有广阔发展前景 , 目前要使 但 其商业化并完全替代合成染料是不现实的, 因为 天然染料在应用中存在着许多问题。
2 天然染料的染色方法 由于天然染料分子结构各不相同, 染色方法
聚酞胺纤维。
织品所禁用的名单[] [0 8 . 9
为此 , 我国的染色工作者用稀土一柠檬酸络
合物作为天然染料的媒染剂对竺麻纤维进行了染
色实验。稀土离子可作为中心离子和作为配位体 的染料离子络合。此外 , 它还具有类似电解质的 作用 , 有促染性。纤维素纤维经处理后其表面具 有大小不等的孔穴, 由此稀土离子可进入纤维的 非结晶区甚至结晶区的边缘 , 与染料分子及纤维 素分子形成多元络合 , 从而提高染色牢度。这一
行标准化生产。以植物染料为例 , 即使是同一种
植物, 由于产地不同、 气候条件不同及采集时间不 同都会影响色素的组成及色泽。而这必然会导致
的色相[。 ’ ]
3 天然染料的应用 天然染料由于其 良好的环境相容性和药物保 健性能, 引起了许多染料研究和应用机构的关注,
其应用已涉及多个领域。
染料的染色重复性差[。再者, [ Z 1 天然染料难以大
性有问题的合成染料, 值得研究。 42 打破应用性能上的局限性 .
多数天然染料存在染色牢度差 的问题 , 即使 采用多种媒染剂也仍难达到要求 , 尤其是 日晒牢 度和皂洗牢度。传统的天然染料染色方法还存在 着给色量低 , 染色时间过长等问题。另外 , 大部分 天然染料在染色时都要使用媒染剂 , 传统的媒染 剂大多含重金属离子 , 其中有许多被列人生态纺
根据英国染料和染色家协会给出的定义, 然染料是指从植物、 动物或矿产资源中获得的、


开发“ 天然环保染料” 环保清洁染整工艺” 和“ 。 1 天然染料的上染机理 天然染料的上染机理因染料和所染纤维类型 而异, 由于天然染料品种繁多, 结构复杂, 目前对 各类纤维的染色热力学和动力学方面的研究还很
取, 也是不经济的川。
解决方法之一是利用生物工程的方法培育植 物。由于生物培养的方法可使细胞生长速度大大 加快 , 这样使得天然染料的生产可以不依赖于 自 然界的植物 , 且产量大幅度提高。其次, 开发天然 染料等同体也极具价值。这种染料结构与某种天
纺织品有“ 西阵织”“ 、京友禅”“ 、大岛绸” 等多种品
合分散染料染聚醋时的 Nr t e s吸附; n 而用胭脂树
籽染色时, 因其色素为线型离子型分子 , 可有多种
上染机理, Ln u 机理占 但 a mi g r 优势。对小聚碱上
染丙烯睛纤维的热力学研究结果表明, 其染色机
理符合 Ln u 吸附等温线。这表明带正电荷的 a mi g r
染料可以和带负电荷的纤维形成离子键 , 使染料 吸附在纤维上。
[ 2] 王潮霞. 天然染料 的研究应用进展【l染整技术,02 J. 20 ,
(2 : 一1. 1) 8 1 5
51 天然染料的新来源 . 人们一般认为天然染料都来源于植物、 动物
和矿物 , 其中又以植物染料为主。但是 , 现在人们
发现细菌、 真菌、 霉菌等微生物产生的色素也可作
印度的D Dei t . tGp 研究了5 r e ua p 种天然染料
对合成纤维的上染机理 , 研究结果表明, 奈醒类染
素类共 7 种。
用天然染料和颜料染色在我国具有悠久的历
料J leA a i和B i染尼龙、 uo , nn in gn l n k x 涤纶织物的吸 附等温线属于 Ln u 型, Brre a mi 而 een 与睛纶织 g r bi
牌, 这一系列“ 草木染” 纺织品被用作衬衫和睡衣 的面料, 用 于床 单、 罩 等 家纺产 品。美 国 或 被
Aeo lg 天然染料公司可提供 1 多种色泽的棉用 lr 0 0
全天然染料。 近年来 , 我国对天然染料的应用也正在积极 的探索之中: 中科院已制得用于棉和丝绸染色的
然染料完全一致, 是一种等同体, 同时又是化学合
虫胶、 洋葱 、 姜黄、 茜草、 紫草和大黄等天然染 料都可用于涤纶染色。它们的分子量很小 , 并具 有疏水性 , 这些天然染料上染聚酷的机理与分散 染料类似。
6 结束语
多元络合体系的形成使染料能够抗击因溶液 p H 值波动而产生的色光变化[0 [ 4 ]
5 天然染料研究的进展
天然染料无毒无害, 对皮肤无过敏性和致癌 性。具有较好的生物可降解性和环境相容性, 其 色泽柔和、 自然有特色, 在高档真丝制品、 保健 内 衣、 家纺产品、 装饰用品等领域中拥有广阔的发展
为天然染料的来源。 英国研究人员指出: 掌状革菌、 粗毛纤孔菌等 大型真菌都可以作为天然染料用于染色。
日 本蚕丝昆虫农业技术研究所与蚕丝商社合
作研究 , 发现了能产生青紫色色素的微生物, 并将 其用于染色。霉菌色素也可用于染色。我国的研 究人员尝试用红曲米色素来染丝绸 , 获得 了美丽
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