植物染料的应用及发展

第一部分：植物染料及其历史：

印染行业通常使用的合成染料的原料都是芳香烃类的化工产品，因此多数合成染料都对人体都具有不同程度的影响和危害，这些产品在生产过程中能分解出20余种有致癌或过敏的禁用偶氮化合物，在一定条件下还可离解出铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、钴(Co)、铜(Cu)、镍(Ni)和汞(Hg)等重金属离子。即使目前允许使用的合成染料也不一定是安全的染料，其或多或少都会对人体有一定的影响和危害，尤其是儿童服饰及贴身纺织品。现阶段各印染企业使用的所谓环保合成染料都仅仅只是在现有的病理学检测条件和现有标准条件下通过检测的染料，随着时间的推移和病理学的研究发展，它们中相当部分也将进入禁用染料的行列，因此合成染料的使用发展空间将越来越受到限制。

此外合成染料的生产过程还会带来严重的的环境污染。印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，我国印染废水排放量约每天达3－4万M3。印染厂每加工100m织物，产生废水3－5M3。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属于难处理的工业废水。这些废水如果排入江湖，用于农田灌溉或作为饮用水，可对人类产生长期毒害，后果严重。

废水中的污染物主要来自各种纤维材料加工中的染料﹑助剂和纤维上所含杂质；染整加工需要使用大量的有机和无机化学品：染料、表面活性剂、荧光增白剂、柔软剂、烧碱、硫酸、盐酸、磷酸、硫酸钠等。而且这些有毒有害物质还会挥发到空气中，造成大气污染[1,2]。

而随着科学技术进步出现的天然植物染料不但其色泽自然有特色，而且无毒无害，对人皮肤无过敏性和致癌性，具有良好的可降解性和环境相容性，在真丝制品、纯棉制品、保健内衣、儿童服饰、家纺产品、装饰用品等领域具有广阔的发展前景。

在第二届“绿色中国”论坛上，国家环境保护总局负责人指出：人类正面临着一场新的转型，快速发展的中国经济正面临严峻挑战，应彻底实施绿色战略。

我国是世界纺织品、服装生产、出口和消费第一大国。20世纪是人类快速发展的100年，然而人类却为此付出了沉重的代价，生态平衡遭到破坏，环境日趋恶化。纺织业是世界上一个庞大的轻工业，它对环境污染严重，同时危害人体健康，而纺织业最大的污染源来自染整加工。对此，1987年联合国提出“可持续

发展”的战略，1996年9月国际标准化组织（ISO）公布了ISO14000环境管理体系，旨在促进经济与环境的协调发展。一些发达国家为了自身的经济利益，纷纷出台各种环境保护政策。我国也于1999年在全国纺织工作会议上提出清洁生产，可持续发展战略，一时间在国际市场上形成了新的非关税——绿色壁垒。此外，人们的环保意识迅速提高，尤其是自20世纪90年代以来，在全世界的消费者中形成了以“回归自然”为主题的绿色消费新潮流。因此，研究植物染料及其印染工艺技术具有重要的学术和实用价值。

1.1 天然植物染料染色的发展历史

人类在很久以前就开始使用天然染料，这是人类文明的标志。据考证远在旧石器时代的山顶洞人时期，已经开始使用氧化铁作为红色颜料为装饰品着色。我国是应用天然染料最早的国家，埃及、希腊、罗马、日本、墨西哥、秘鲁、印度尼泊尔等国家对天然染料的应用也较早，但比我国晚得多。植物染料染色在春秋战国以前就开始应用，秦汉时期，染料植物的种植面积和品种不断扩大。植物染料的制备到南北朝时已经完备，可供常年存储使用。至明清两代，染料植物的种植、制备工艺，印染技术等方面均到鼎盛时期。清代，植物染料不仅自给自足，还大量出口到日本、中亚、西亚、欧洲、东南亚等国。染色艺人通过大量的实践和不断摸索，创造并积累了天然染料提取、染色的一套完整技巧，这些技艺一般通过父传子或在家族中口头流传。

合成染料以其丰富多彩的颜色、低廉的价格以及优良的牢度得到广泛的应用。天然染料在迅速崛起的合成染料前逐渐失去了昔日的辉煌，提取天然染料染色的古老技术也被慢慢摈弃，几近绝迹。染料应用的历史长河缓缓流到了今天，人们才逐渐注意到合成染料除色谱齐全，生产和染色工艺可工业化、标准化外，同时也导致了严重的环境污染、能源和资源的大量不可逆转性消耗，有的还引发皮肤病，重者可致癌。在全球性绿色革命浪潮的影响下，人们对环境和健康问题日益关注，部分合成染料对人类健康和生态环境所产生的副效应也就愈来愈受到关注。

1994年德国等发达国家颁布了禁用某些合成染料的法规。受禁的是100多种芳香胺类的偶氮染料。这些用受禁偶氮染料染色的服装或其他消费品与人体皮肤长期接触后，会与代谢过程中释放的成分混合，并产生还原反应，形成致癌的芳香胺化合物，这种化合物会被人体吸收，经过一系列活化作用使人体细胞的

DNA发生结构与功能的变化，成为人体病变的诱因。不仅如此，随着地球石油资源的消耗，合成染料的原料问题也己暴露出来，因此科研人员开始致力于开发“天然环保染料”和“环保清洁染整工艺”。

一百多年前被我们抛弃的天然染料的种种好处现在又被重新发现,她不但具有与环境的亲和性、废物废水极易分解，提取和染色上基本没有污染；以及色泽美妙自然、大气、典雅、柔和、耐久等特点，同时对人体无毒无害，有的还可杀虫抗菌，甚至带有天然的芳香;对皮肤病有一定的预防和治疗作用。经过了一个世纪的轮回，我们最终发现，天然染料染色的纺织品才是我们的终极追求。

1.2 天然植物染料的分类

根据英国染料和染色家协会给出的定义，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。

1.2.1 按物质来源分类

天然染料根据来源可分为植物染料、动物染料和矿物染料，而植物染料是天然染料的主体。通常植物的根、茎、皮、花、果实的汁液均可作为染液用于染色，因此用作染料的植物很多，大约400－500种，使用最广泛的有姜黄、茜草，栀子、紫草、苏木、靛蓝、红花、冬青、茶、桑等，其中姜黄、茜草、靛蓝、苏木、红花的使用历史极为悠久。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。

1.2.2 按化学组成分类

天然染料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、叶绿素类共7种[2-4]。

1.2.3 按物质特性分类

天然染料按物质特性可分为：媒染染料(绝大多数天然染料):茜草、苏木等；直接染料(可直接染色的天然染料):姜黄、红花、石榴等；酸性染料:藏红花等；碱性染料:黄柏、黄莲等小粟碱类染料；还原染料:靛蓝、落蓝、泰尔红紫等；分散染料:指甲花等。

1.2.4 按化学结构分类

花色素类:凤仙花、杜若、鸭草等。

叶绿素类:山蓝叶等。