天然染料海带色素的提取及染色工艺

第41卷第9期2019年9月

染整技术

Textile Dyeing and Finishing J ournal

Vol. 41 No. 9Sep. 2019

天然染料海带色素的提取及染色工艺

姚国琦，逢志强,王秀宝

(昌邑富润纺织科技有限公司，山东潍坊261061)

摘要概述了天然染料的优缺点和国内外发展现状，并对应用中的问题、发展前景以及染色原理进行了探讨。

研究了海带绿染料的提取条件,并分别选择了不同的金属盐媒染剂和有机酸媒染剂对柞蚕丝、桑蚕丝进行直接、

预媒和后媒染色。结果表明:海带绿染料适宜用5%的CuSO,铜化13 h 后，按料液比1：50,用丙酮乙醇混合液(体积 比95：5)于60七恒温浸提2 h ，粗产品收率为4.80%,2种染料在pH=3~7时稳定；通过色深值、耐皂洗色牢度及耐摩

擦色牢度的测定可知,柞蚕丝和桑蚕丝媒染染色要好于直接染色，其中预媒好于后媒,且金属盐媒染剂好于有机 酸媒染剂;以FeSO,为媒染剂，采用预媒染色可以获得较高的色深值和染色牢度。关键词 海带;提取;天然染料;金属盐媒染剂;有机酸媒染剂;染色;染色牢度

中图分类号:TQ611 文献标志码:A 文章编号:1005-9350(2019)09-0023-07

Extraction and dyeing of kelp pigment

YAO Guoqi, PANG Zhiqiang, WANG Xiubao

(Changyi Furun Textile Technology Co. Ltd., Weifang 261061, China)

Abstract The advantages and disadvantages of natural dyes and their development status at home and abroad were sum ­

marized, and the problems in application, development prospects and dyeing mechanism were discussed. The extraction con ­ditions of kelp green dyes were studied. Different metal salt mordants and organic acid mordants were selected to dye tussah silk and mulberry silk directly, by pre-mordant and post-mordant dyeing. The results showed that 5% CuSO 4 was suitable for the copper treatment of kelp green dyes for 13 h, and the mixture of acetone and ethanol (volume ratio 95:5) was used to

extract kelp green dyes at 60 弋 for 2 h at constant temperature according to the ratio of material to liquid 1:50. The yield of

crude products was 4.80%, and the two dyes were stable at pH 3~7. The results of color depth value, soap-washing fastness and rubbing fastness showed that the mordant dyeing of tussah silk and mulberry silk was better than that of direct dyeing, in

which the pre-mordant dyeing was better than the post-mordant dyeing, and the metal mordant dyeing was better than the

organic acid mordant dyeing. Pre-mordant dyeing with FeSO 4 could obtain higher color depth value and colour fastness.

Key words kelp; extraction; natural dyes; metal salt mordants; organic acid mordants; dyeing; dyeing fastness

药物治疗作用和保健功效;天然染料一般来自矿物、 植物、动物以及真菌，种类繁多，来源充足广泛；色调

和谐自然，染色后的织物具有柔美的感觉、自然的色 泽和香味。

天然染料的缺点：对金属离子及pH 敏感，不耐

光、热，稳定性较差；上染率低，色牢度差，染色不均 匀;物理化学性质复杂,受自然条件变化影响，不能保

天然染料是指从植物、动物或矿产资源中获得的、 不经过人工合成,很少或没有经过化学加工的染料。

1天然染料概述

1.1天然染料的优缺点

天然染料的优点：副作用小，毒性小，安全系数

高；可生物降解，绿色环保.可再生;有些具有一定的

收稿日期:2019-04-03

作者简介:姚国琦（1977—）,山东昌邑富润纺织科技有限公司技术负责人、工程师，从事印染工艺开发工作多年。

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证染料的重现性;提取工艺复杂，价格昂贵。

1.2国外天然染料的发展现状

1.2.1日本

近几十年来，日本开发了数十种天然植物染料染色工艺,其中有:大戟属植物染料染真丝绸的染色工艺；萃取洋葱、紫胶和郁金染料,以硫酸亚铁为媒染剂对聚酯纤维进行媒染的工艺；日本大和染工株式会社推出“草衣染色”，产品主要用于瑜伽健身服;型染公司推岀“靛蓝印花”，把天然染料应用到印花工艺中。除此之外，还有大黄防紫外线织物、艾蒿抑制皮炎织物、茜草抗菌织物等。近年来，东京大学生物技术系的研究人员利用基因群手术法改良大肠杆菌菌株,借助发酵法生产出酪氨酸黄烷酮和苯基丙氨酸黄酮等黄酮类天然植物染料;还有利用生物发酵技术从梔子黄染料生产梔子红和梔子蓝染料m。

1.2.2韩国

韩国的天然植物染料研究和开发重点立足于天然生物活性物质的萃取及分离提纯技术、天然植物染料分子结构分析技术、天然染料染色机理研究及天然植物种苗改良技术等叫韩国朝鲜大学环境系金教授科研小组开发出一种“生物天然染料”的生产技术，通过培养基因再组合大肠菌的方式,大量生产天然染料（生物靛蓝）；韩国庆北大学纤维工程系的Taekyeong Kim教授和韩国Catholic大学的Sinhee Kim教授分别使用抗坏血酸、五倍子酸、茶多酚等天然化合物对天然染料的耐晒色牢度提升进行了研究,使天然染料的耐晒色牢度提高1级左右31。

1.2.3印度

近年来，印度研究人员在这一领域也做了大量的研究,先后开发了从杨树皮和凤仙花提取的染料，并研究了杏树叶染纱线.Babool皮染锦纶和茶叶染羊毛。另外,印度研究人员利用超声波和微波在媒染剂存在的条件下，对棉织物进行了天然植物染料染色实验:采用印度植物neem作为染料,在超声波条件下对棉织物进行染色,得到了较好的上染率和染色牢度，与传统染色法相比,减少了热能的消耗。Tiwari在超声波和微波条件下，利用紫草的提取液对棉织物进行媒染，取得了较高的上染率。在天然植物染料的新提取技术上,Pier等利用超临界二氧化碳提取了番茄红素、金盏草等胡萝卜素类植物染料，并在超临界二氧化碳中对棉织物进行了染色，若棉织物经过聚乙二醇预处理,则可显著提高织物的上染率。

1.2.4其他国家

意大利在毛织物和丝织物天然植物染料染色领域颇有研究，主要集中在天然植物染料的原料供应及毛织物、丝织物天然染料染色工艺叫t。

美国Allegro天然染料公司可提供100多种色泽的棉用全天然染料。由Dxie Yam公司开发的Earth­wise品牌畅销全美国。

1.3国内天然染料的发展现状

我国在天然染料染色方面成绩斐然。北京铜牛纺织有限公司推出了利用天然植物染料染色的“铜牌牛”系列童装。江苏三毛集团也应用植物染料制备高支天素丽环保型高档面料，染色和服用效果较好。海澜集团和东华大学纺织学院承担的国家863高新技术项目“天然染料制备及其在生态纺织品开发与羊毛清洁生产中的应用技术”中，运用现代技术对传统植物染料的染整工艺进行了改革，使之符合产业化要求。此项目完成色卡多达306种，开发了纯毛开司米、纯毛精纺面料、纯毛针织T恤等3大类多种生态毛纺织品，在许多方面达到了产业化水平;研究人员还尝试用红曲米染料上染丝绸,获得了深红色的美丽丝绸。上海杰之境染料有限公司是目前我国最大的天然植物染料加工企业,运用民间工艺,从植物中撷取染料,结合新的科技,采用现代化先进生产设备及质量监控仪器和手段，确保产品质量稳定可靠，达到植物染料产业化;产品主要有毛、丝、棉用系列天然植物染料，分液体和粉末2种，现已开发出50多种色谱。

1.4天然染料应用中存在的问题

天然染料虽然具有广阔的应用前景，但若让其替代合成染料而成为主要的应用染料，目前是不现实的，因其在应用中存在着许多问题。

1.4.1原料供应

常用的天然染料绝大多数是植物染料，即使是同一种植物.产地、气候条件及采集时间的不同都会影响染料的组成和色泽，而这必然会导致染料染色的重复性差。从种植、收集、提取到应用都需要很长的时间，而且收率低。有资料统计平均收率约为2%,即98%的收集物为废料，因而带来天然染料纯度低、提取困难、性能不稳定、成本高，难以支持现代化纺织工业生产使用等诸多问题。另外,许多天然植物染料都是中草药资源，具有很高的药用价值和经济价值，如果用于染料的提取，也是不经济的。

1.4.2染色牢度

染色纺织品的生态标准和染料的染色牢度有紧密关系。尽管在天然染料染色中，使用媒染和某些后