天然植物染料的进展

天然植物染料的发展

目录一、概述二、天然植物染料的分类三、天然植物染料的提取方法四、天然植物染料的染色工艺五、天然植物染料的应用六、天然植物染料的发展瓶颈以及发展前景七、参考文献一、概述

植物染料是指利用自然界之花、草、树木的茎、叶、果实、种子、皮、根等提取色素作为染料。具有环保、无污染、对人体无危害甚至可以保健的特点。随着合成染料的负面作用被审视，天然植物染料在今天又重新受到了人们的关注[1]。二、天然植物染料的分类1、按照植物染料色系分类2、按照植物染料化学结构分类1、按照植物染料色系分类我国染料植物资源丰富，常用的有下面一些种类[2]：1）红色系，茜草、红花、苏枋等；2）黄色系，栀子、槐花姜黄、郁金、银杏、菊花等；3）蓝色系，蓼蓝、菘蓝、木蓝、马蓝等；4）紫色系，紫草、紫檀、野苋、落葵等；5）茶色和棕色系，茶叶、桑木、杨梅、橡木、楸叶等；6）灰色和黑色系，菱、五倍子、盐肤木、柯树、槲叶和漆大姑等；7）绿色系，鼠李等表1我国古代常见植物染料一览表[1]续表1茜草蓼蓝苏木槐米2.按照植物染料化学结构分类

通常根据天然植物染料色素的化学组成及染料类别对植物染料进行分类：天然植物染料可分为类胡萝卜素类、蒽醌类、萘醌类、类黄酮类、姜黄素类、靛蓝类、叶绿素类等。部分植物色素分类及颜色见表2[3]。表2部分植物色素分类及颜色三、天然植物染料的提取方法1.传统水煮法提取植物染料的色素分别存在于花、果、皮、茎、叶和根中，并且大部分植物色素可溶于水，所以对植物染料一般直接用水萃取。其工艺流程如下：

植物染材→粉碎→浸泡→煮沸→过滤→染液2、乙醇浸渍法提取将粉碎的染材放入密闭容器中，加入95%乙醇溶液浸渍若干小时将溶液倒出；再倒入相同浓度的乙醇，再次浸渍；如此反复两次，最后将所有的溶液混合，过滤，既可作为染液。这种方法尤其适用于难溶于水的染料。其工艺流程如下:倒出溶液（染液）植物染材→粉碎→乙醇溶液中浸渍滤渣→乙醇溶液中浸渍→倒出溶液（染液）3、超声波法将染材与水于超声波发生器中进行处理，冷却后滤去残渣，滤液浓缩干燥，制成染料。利用超声波萃取的染料颗粒要比常规方法制备染料小得多。因此，其渗透能力增强，与羊毛结合牢固。并且其日晒牢度、皂洗牢度和浸渍牢度都有明显提高。其工艺流程如下：

植物染材、水→超声波发生器→冷却→滤液→浓缩干燥→染料。4、加分散剂法将分散剂加入到传统染液中，使原来在水中溶解度较低的染料形成较为稳定的分散体系，染料颗粒得以分散。增加织物与染料的接触机会，提高上染速度，得到良好的染色效果。5、冷冻干燥法真空冷冻干燥技术，属升华干燥，是将含水物料预先冻结，然后使之在真空状态下升华的一种方法。经冷冻干燥的物品，其原有的生物、化学特性基本不变，易于长期保存，加水后能恢复到冻干前的形态，并且能保持原有的生化特性。利用此技术提取天然植物染料粉末，由于所提取的固态染料粉末易于称重，同时也利于存储，减少浪费，因此它能使天然染料的染色工艺更加规范化、简便化，可大大提高染色重现性，从而解决传统提取法的难于称重、不易保存、染色重现性差等问题。其工艺流程如下：传统植物染液→真空冷阱冷冻→染料粉末6、超临界流体萃取法[4]超临界流体萃取是利用其介于气体和液体之间的流体进行萃取，该流体具有优异的溶剂性质。在较高压力下，将溶质溶解于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高温度，使溶解于超临界流体中的溶质因密度下降、溶解度降低而析出。梁瑞红[5]等使用超临界CO2萃取新疆紫草中的萘醌色素，产率高达3.59%。四、天然植物染料的染色工艺[6]1、直接染色法部分植物染料的色素对水的溶解度好，溶液可直接吸附到维上。染色工艺流程：配制染液→染色→水洗、干燥→皂洗、水洗、干燥。表3部分植物染料染色条件2、还原染色法植物中已存在天然色素化合物，而在染色过程中最终形成不溶于水的色素，如蓝草。染色前首先对原染料进行还原，浸染织物再采用空气氧化，使其氧化显色，重新成为不溶于水的还原染料，固着在织物上。3、媒染法有些天然植物色素对水有较好的溶解性，染液中色素可直固着于织物上，但染色牢度较差。为提高其染色牢度，通常使用媒染剂与色素络合配位形成不溶于水的化合物，以此固着在纤维上。先媒染后染色（天然染料色素对水的溶解度较小，具有络合配位基团，借助先媒染形成能在纤维上吸附的金属离子络合键而固着。如茜草、西洋茜。）媒染法同浴媒染（染液中含有媒染剂）

先染色后媒染（天然染料色素对水基本不溶，但其配糖体能溶解于水并与纤维吸附。如栀子、槐花）五、天然植物染料的应用

天然植物染料除具有无毒、与环境相容性好、可生物降解外，利用此种染料染出的织物手感丰盈，色泽纯朴、自然，并具有自然的香气，而且部分植物染料染出的织物具有防虫、杀菌的功效。很多作为中草药的植物染料，更是带给纺织品更多的保健功效，从而引起诸多研究和应用机构的关注[7]。

1、天然染料在制革工业中的应用[8]天然染料在皮革染色中的应用单宁是植物的次生代谢产物，具有多羟基、多羧基的酚类结构，广泛存在于植物的果实、果皮及树皮中，易与多价金属离子配合，其配合物呈灰黑色，是黑色天然染料的重要来源。

另外，天然染料也可作为皮革的杀菌剂。目前皮革制品大多使用有机抗菌剂，如α-溴代肉桂醛、香料及水杨酸等。实验表明，有机抗菌剂抗菌效果较好但会有不同程度的过敏现象及副作用，天然染料在染色的同时可赋予皮革制品一定的抗菌性能，能完全克服有抗菌剂的缺点。2、天然植物染料在纺织品上的应用2.1天然植物染料在蛋白质纤维上的应用目前天然染料在蛋白质纤维上的应用研究主要有：（1）紫甘蓝在丝绸上的应用[9]紫甘蓝是染丝绸的很好的天然染料的来源。使用不同的媒染剂产生各种色调的粉红色，而且也促进了耐光、水洗、摩擦牢度和耐汗渍色牢度。使用同样的方法来染丝绸和棉丝绸的各项牢度都较棉的牢度好。

（2）西红花对真丝植物染色[10]西红花色素对酸性环境和常见金属离了有较好的稳定性，对真丝织物染色具有较好的上染性能。（3）橘子皮对丝绸染色[11]橘子皮染料直接染丝绸的优化工艺为:染色温度60℃,染色时间40min,浴比1∶60,媒染方式以后媒染为最佳。橘子皮染料染色织物的耐皂洗色牢度符合国家优级品标准。（4）紫草对柞蚕丝染色[12]紫草上染柞蚕丝织物的最佳工艺条件为：浴比1：40，染液体积分数8％，pH6，温度80℃，时间60min。通过不同媒染剂(AI3+，Fe2+、Cu2+)媒染处理，得到不同颜色的织物。通过对染色织物耐水洗及耐摩擦色牢度的检测得出，紫草上染柞蚕丝织物色牢度优良。直接染色和媒染均达到3级以上。（5）青核桃皮对柞蚕丝染色[13]青核桃皮上染柞蚕丝织物的最佳工艺为：pH值4，（青核桃皮色素)=16％，70℃．通过不同媒染剂(cu2+、Fe2+、Al3+预媒和后媒处理，提高织物色差值．青核桃皮色素上染柞蚕丝织物色牢度优良，直接染色和媒染试样均达到3级以上后媒染色效果好于预媒染色。（6）决明子和洋葱果皮在羊毛纤维上的应用[14]从决明子和洋葱果皮中提取天然染料用于染羊毛，羊毛用壳聚糖预处理，并以单宁酸为媒染剂。图1决明子染料结构图2洋葱果皮燃料结构随着染料浓度的增大，K/S值增大，当两种染料使用的浓度都为3%时，K/S值达到最大值。（7）紫鸭跖