植物靛蓝染色传统工艺原理及应用现状_杨璧玲概要

第30卷第3期2008年3月

植物靛蓝染色传统工艺原理及应用现状

杨璧玲

(东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海

201620

摘要:介绍了植物靛蓝染色的传统工艺,分析了工艺的原理,概述了这一传统工艺的应用现状,并对其发展提出了一些展望。

关键词:

植物靛蓝;传统工艺;原理;应用

中图分类号:TS193.62

文献标识码:B

文章编号:1005-9350(200803-0013-03

收稿日期:2007-08-20

作者简介:杨璧玲(1981-,女,博士研究生,主要从事纺织复合材料研究

植物靛蓝是我国古代最为常用的天然染料之一,在传统的染织文化中占有重要的地位。传统的靛蓝染色工艺是我国古代人们智慧的结晶,是中华民族的瑰宝。为了保护这一传统技术,独特处方的靛蓝染色工艺及设备已列入了《中华人民共和国禁止出口、限制出口技术目录》,自2002年1月1日起禁

止出口〔1〕

。了解这一传统工艺的原理,对工艺的研

究与改进都有积极的意义。19世纪80￣90年代靛蓝化学结构的确定和化学合成的成功,加之近代酶学观点的发展,为揭示植物靛蓝染色的传统工艺原理提供了可能。尽管此后合成靛蓝迅速发展并占据了靛蓝染色工业几乎全部的地位,但植物靛蓝在国内外尚有一定的传统应用。在我国江浙一带以及西南部一些少数民族地区的乡村,传统的植物靛蓝染色

工艺一直沿用至今〔2〕

。随着当今人们环保意识的增

强,天然染料植物靛蓝较之合成靛蓝的优点逐步显示,也重新受到人们的青睐。

1

植物靛蓝染色的传统工艺及原理

1.1

传统工艺

靛蓝植物生长在热带和亚热带地区,有蓼蓝、

菘蓝、马蓝、木蓝等。通常将这些能制造靛蓝的植物统称为蓝或蓝草。蓝草本身不含有靛蓝,靛蓝在蓝

草中是以配糖体的形式存在的(记为靛质。远在石器时代,人们就懂得了利用蓝草鲜叶来搓染纺织纤

维制品〔3〕

。直到秦汉之前的主要染色技术,也只是

将蓝草鲜叶中的靛质搓揉浸出,再利用浸液直接染

色,或辅以草木灰助染〔4〕。此法要求必须有就地零

星采集蓝草鲜叶的条件,受限于蓝草收获时节与产

地,且对纤维的上染较缓慢、染料利用率低〔3〕

,因此

逐渐被靛蓝的还原染色技术所取代。所谓靛蓝的还原染色技术,即是将蓝草先制成不溶性靛蓝,染色时将靛蓝还原成可溶性靛白,上染后再氧化成靛蓝固着在纤维制品上。植物靛蓝的还原染色技术逐渐完善定形,而众所周知,现代工业中的靛蓝染色也是利用了还原染色技术。一般来说,传统的植物靛蓝还原染色工艺主要可分为制靛和染色两个阶段。

关于从蓝草中制取靛蓝的技术,在北魏时已有

文字总结〔5〕

:“

刈蓝倒竖于坑中,下水,以木石镇压,令没。热时一宿,冷时再宿。漉去荄,内汁于瓮中。率十石瓮,著石灰一斗五升,急手抨之,一食顷止。澄清,泻去水,别作小坑,贮蓝淀着坑中。候如强粥,还出瓮中盛之,蓝淀成矣。”这种制靛的过程,基本上为后世所沿用,只是水浸时间和石灰用量会有差异。一般来说水浸时间与温度密切相关,而石灰用

量的多少则与水质和水浸时间有关〔3〕。所制得的靛

蓝,可直接用来配制染液,也可将其风干备用,这也是还原染色技术不受蓝草收获时节与产地所限的优点所在。

杨璧玲:植物靛蓝染色传统工艺原理及应用现状

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Vol.30No.3

Mar.2008

染整技术

将靛蓝还原染色,一般需在靛蓝染液中加入石

灰或草木灰、酒糟或泔水等配料,使染液发生发酵

还原作用。染布时,将布放入染液中,浸半小时取

出,晾干,然后放入染液中再染,每天如此反复染三

次,连续染数天即可成蓝布。布颜色的深浅是由染

液的还原活化程度及浸染的时间与次数所决定的,

而各地沿用的浸染时间与次数一般也会有差异。在

染到所需的颜色后,一般还会对布料进行过胶处

理,以增加织物强力和提高染色牢度〔6〕。

1.2工艺原理

蓝草中的靛质含有靛甙,是吲羟与葡萄糖的缩合物。它在浸泡过程的转化及整个制靛、还原染色过程的原理如下〔3,7〕:

浸泡时,靛质从植物细胞中溶出来。同时,微生物在适宜的温度、pH值等条件下大量繁殖,发酵分泌出的糖化酶使靛甙的甙键发生酶解断裂,如图1所示(图中R为葡萄糖剩基。水解出的葡萄糖可进一步分解为乳酸,使糖化酶活力加强,同时催化水解甙键,加速吲羟的游离。

加入石灰后,石灰溶于水中生成氢氧化钙使浸液呈碱性。水解出的吲羟可溶于碱性溶液,发生酮式互变异构现象(如图2。两分子的吲哚酮在碱性条件下氧化缩合,

生成不溶于水的悬浮状靛蓝(如图3,缓慢下沉。同时,由于水中的氢氧化钙同发酵产生的二氧化碳气体作用可产生碳酸钙沉淀,它能吸附悬浮状的靛蓝,加速其下沉。

配制染液时,石灰等的加入为染液提供了碱性条件,而酒糟等的加入为发酵提供了所需的养料。在碱性条件下,发酵产生的氢气将不溶性的靛蓝还原成可溶性的隐色体靛白,使之上染纤维制品。将纤维制品浸染后取出透风晾干的过程,实质上是使附在纤维上的隐色体靛白氧化再复变为靛蓝的过程。其中靛蓝与靛白的还原和氧化转化见图4所示。

2植物靛蓝染色传统工艺的应用现状在古代,植物靛蓝是应用最广泛和最重要的染料,可以染制丝、毛、棉、麻等纤维制品。在现代染整业中,靛蓝也是一类重要的还原染料,主要用于棉纤维及其纺织物的染色,特别适用于蓝色牛仔布的染色,然而,这主要是指合成靛蓝。合成靛蓝以原料充足、纯度高、易贮运、生产使用方便等优点,产生后即迅速在世界范围普及,使得具有悠久历史的植物靛蓝黯然失色。到了20世纪下半叶,植物靛蓝基本已经退出大工业生产,所剩的主要是一些民间的传统应用。直到如今,植物靛蓝大多是用于一些传统手工艺品如蜡防花布、交缬花布等〔3〕以及少数民族传统服装面料的染色。它与我国一些传统染色工艺如扎染、蜡染相结合,成为特色鲜明的传统产品。在我国云南、贵州、广西及海南等地的瑶族、苗族、壮族等少数民族地区,植物靛蓝染色的传统工艺至今一直沿用,已与民族文化相融,成为民族的特色,如蓝靛瑶、黑衣壮都是由于利用植物靛蓝染色而得名的民族分支。

随着社会的进一步发展,环保观念日渐深入人心,如今,植物靛蓝以其无毒、无害、无污染,重新受到人们的关注。当前,