蠶絲織物的天然染料染色

瞿 永(， )

天然染料是指從植物、動(dòng)物或礦產(chǎn)資源中獲得的、很少或沒(méi)有經(jīng)過(guò)化學(xué)加工的染料[1]。天然染料具有較好的生物可降解性和環(huán)境相容性，可以減少染料對(duì)人體的危害，有利于減少污水處理負(fù)擔(dān)，保護(hù)環(huán)境。蠶絲織物采用天然染料進(jìn)行染色，使其更加符合綠色織物的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到全綠色紡織品的要求。隨著生活水平的提高，人們更加重視環(huán)保和健康，越來(lái)越多的天然染料應(yīng)用于蠶絲織物的染色[2]

1 天然染料的種類

1.1 按天然染料的來(lái)源分類

天然染料按來(lái)源可分為植物染料、動(dòng)物染料和礦物染料，其中以植物染料為主。植物染料主要來(lái)源于植物的根、莖、葉、花、果等，常用的有茜草、紫草、蘇木、靛藍(lán)、紅花、石榴、黃梔子、茶葉、崧藍(lán)、藎草、柿子、紫草等。動(dòng)物染料有蟲紫膠、胭脂紅等。礦物染料主要為天然彩色礦石，是各種無(wú)機(jī)金屬鹽和金屬氧化物，如丹砂、粉錫、鉛丹、大青、宅青、赭石等。

1.2 按天然染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類

天然染料按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為類胡蘿卜素類、蒽醌類、萘醌類、類黃酮類、姜黃素類、靛藍(lán)類、葉綠素類共7類。

1.3 按天然染料的溶解性分類

天然染料按溶解性可分為水溶性、油溶性和醇溶性三類。水溶性染料易溶于水及在含水乙醇中有較大溶解度，在無(wú)水乙醇中難溶，在石油醚中不溶解。油溶性染料易溶于石油醚、二氯甲烷等有機(jī)溶劑，不溶于水、難溶于乙醇、丙酮等溶劑。醇溶性染料的溶解性質(zhì)介于水溶性染料和油溶性染料之間，易溶于無(wú)水乙醇、丙酮等極性有機(jī)溶劑中[4]。

1.4 按天然染料的顏色分類

天然染料的顏色有紅色、黃色、藍(lán)色、棕色等,其中以黃色和紅色品種最多，藍(lán)色、綠色和黑色品種最少。

1.5 按天然染料的染色方法分類

蠶絲作為蛋白質(zhì)纖維，其染色方法主要有直接法和媒染法兩種。直接法減少了金屬離子的使用, 特別是一些有害金屬離子的使用。但直接染色法的染色牢度不夠好,色濃度偏低[3]。媒染法分兩種，一種是先經(jīng)媒染劑處理后再進(jìn)行染色即預(yù)媒染色法，另一種是先染色后再進(jìn)行媒染處理即后媒染色法。由于預(yù)媒染法染色工藝的勻染性和摩擦牢度較差，因此對(duì)蠶絲織物大多采用后媒染色法[5]。

2 幾種天然染料的染色性能

2.1 姜黃素

姜黃素是從姜根莖中提取的食用色素，屬于酚類衍生物，是天然黃色染料中最鮮艷的一種。姜黃素遇酸呈現(xiàn)黃色，遇堿呈紅棕色。姜黃色素對(duì)蠶絲織物染色可獲得較為深濃的土黃色[6]。姜黃素直接染皂洗牢度不好，媒染皂洗牢度有所提高[7]。

鄧一民[8]采用姜黃染液在堿性條件下對(duì)蠶絲織物進(jìn)行染色，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)論是直接染色還是鋁鹽或鐵鹽預(yù)媒染色，織物顏色都隨染料濃度的增加而變深變濃。較低pH值和適宜的溫度有利于上染，并且皂洗牢度和摩擦牢度均能達(dá)到3級(jí)以上。

2.2 茶葉

蠶絲織物對(duì)茶葉染料有較好的吸附性。媒染后所得織物顏色為咖啡色和棕色色系。黃旭明[9]等采用直接法、預(yù)媒染色法和后媒染色法對(duì)蠶絲織物進(jìn)行染色比較試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入媒染劑能顯著提高茶葉染料對(duì)蠶絲織物的上染性能。預(yù)媒染色法染色所得到的織物顏色最深，后媒染色法次之，直接法最差。陳美云[10]等研究發(fā)現(xiàn)采用不同媒染劑對(duì)蠶絲織物染色，織物的色光有所不同。硫酸亞鐵媒染染色蠶絲織物色光變化最大，硫酸鋁鉀媒染染色蠶絲織物色光變化最小。由于在中性和堿性條件下茶葉染液的色光不穩(wěn)定，故茶葉染料適合在酸性條件下進(jìn)行染色，不適合中性和堿性條件的染色[11]。

2.3 板栗殼(樹(shù)皮)

板栗殼(樹(shù)皮)天然染料是從板栗殼或板栗樹(shù)枝條的表皮中浸提出來(lái)的一種紅棕色天然植物染料。劉俊輝等采用板栗殼天然染料對(duì)蠶絲織物進(jìn)行直接染色、明礬預(yù)媒染和明礬后媒染3種方法的對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，板栗殼天然染料對(duì)蠶絲織物的直接性較好，但濕摩擦牢度稍差；明礬后媒染可提高織物的干、濕摩擦牢度[12]。在板栗殼(樹(shù)皮)天然染料中加入不同媒染劑會(huì)得到不同的顏色。用硫酸亞鐵作媒染劑可得到不同深度的黑色，用醋酸鋁作媒染劑則可得到不同深度的棕色[13]。由于板栗殼天然染料是黃酮類物質(zhì)，酸堿穩(wěn)定性差，故適宜于弱酸和中性條件。

2.4 胭脂蟲紅

胭脂蟲紅是最漂亮的紅色天然染料，存在于寄生在仙人掌上的胭脂蟲紅虱的體內(nèi)，屬于蒽醌類色素。胭脂蟲紅因其良好的抗氧化性而成為理想的天然染料。曹紅梅等采用胭脂蟲紅對(duì)蠶絲織物進(jìn)行染色發(fā)現(xiàn)，無(wú)媒染時(shí)織物上染率較低。采用金屬離子媒染的織物上染率得到提高，耐洗、耐汗?jié)n、耐磨擦等各項(xiàng)牢度基本上達(dá)到了3級(jí)。蠶絲織物經(jīng)金屬離子媒染后斷裂伸長(zhǎng)率有所上升，但拉伸強(qiáng)力下降，織物表面還會(huì)出現(xiàn)因原纖化而形成的灰傷[14]。

3 改善天然染料染色性能的方法

由于天然染料的色素分子與蠶絲纖維親和力較小，染料顆粒較大，染色過(guò)程中染料不能充分地上染纖維，造成蠶絲織物上染率低。為了提高天然染料對(duì)蠶絲織物的染色牢度，長(zhǎng)期以來(lái)人們進(jìn)行了廣泛的研究。

3.1 采用新型媒染劑

天然染料一般采用金屬離子媒染以提高織物的上染率和染色牢度[15]。傳統(tǒng)的媒染劑大多含重金屬離子，因染色后殘留在染浴中的媒染劑會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染而受到限制。近年來(lái)，含鋅、鐵、鋁、鎳、鎂、銅等符合環(huán)保要求和生態(tài)紡織品要求的金屬媒染劑已成為天然染料媒染劑的選擇[16]。林細(xì)姣[17]等使用稀土作為媒染劑對(duì)蠶絲織物進(jìn)行媒染染色后發(fā)現(xiàn)，由于稀土離子可進(jìn)入纖維的非結(jié)晶區(qū)甚至結(jié)晶區(qū)的邊緣，染色過(guò)程中稀土與染料分子及纖維素分子形成多元絡(luò)合，增大了染料與纖維分子間作用力，從而提高染色牢度。

3.2 采用蛋白酶預(yù)處理

利用蛋白酶對(duì)蠶絲絲素表面的刻蝕作用，可增加蠶絲織物的表面積，提高天然染料對(duì)蠶絲的上染率。同時(shí)由于削弱了蠶絲表面的反光，具有一定的消光作用。孫戒[18]等采用胃蛋白酶對(duì)蠶絲織物進(jìn)行預(yù)處理，再用天然茜草染料對(duì)其進(jìn)行染色。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，染色后不但提高了蠶絲織物的得色量，織物的濕摩擦牢度和皂洗牢度也有明顯的提高。

3.3 分散染料顆粒

染料顆粒較大是造成蠶絲織物上染率低的原因之一。分散染料顆粒常采用超聲波法和分散劑法。超聲波法是通過(guò)超聲波的高壓攪拌作用，使染料顆粒解聚，獲得微粒徑的染料，從而達(dá)到改善染色效果的目的。分散劑法是采用陰離子或非離子表面活性劑作為分散劑，使染液中的染料顆粒得以分散，形成較穩(wěn)定的分散體系，織物和染料接觸的機(jī)會(huì)增多，從而加快上染速度[19]。

3.4 采用固色工藝

浸漬、焙烘和汽蒸三種固色工藝均能改善天然染料的皂洗牢度、摩擦牢度和耐酸堿牢度[20]。高亞寧[21]等用黃柏染料直接上染蠶絲織物時(shí)，其耐洗色牢度的變色級(jí)別為1級(jí)。采用交聯(lián)劑對(duì)織物進(jìn)行染前浸漬處理，其耐洗色牢度的變色級(jí)別達(dá)到4級(jí)。在染液中加入一定量的紫外線吸收劑和抗氧化劑，以減少紫外線對(duì)染料和織物的破壞，也可提高染色織物的耐日曬牢度[16]。此外，選擇對(duì)耐光色牢度影響小的助劑、控制染色時(shí)織物的酸堿性和溫度等方法均可提高蠶絲織物的上染率[22]。

4 結(jié)語(yǔ)

利用天然染料對(duì)蠶絲織物進(jìn)行染色,不僅有助于提高織物附加值，也是紡織品突破綠色壁壘的一個(gè)有效途徑。由于多數(shù)天然染料存在染色牢度差、給色量低、色譜不全、染色時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、難以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等問(wèn)題，使得天然染料不能完全替代合成染料[23]。開(kāi)發(fā)天然染料新來(lái)源，研究新的染色方法，提高染色性能還有很多問(wèn)題需要解決。

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