天然素在纺织品上的染性能安徽警官学院学报
拉面粉
天然素应用技术推广实验室
天然染料应用历史悠久，对环境具有很好的相容性和生物降解性。随着经济文化的发展，环保、健康、绿意识渐入人心，天然染料又以其环保、健康等优点重新受到关注。目前天然染料在蚕丝、羊毛、棉等天然纤维上应用较多，应用技术相对成熟；但在锦纶、涤纶等合成纤维上应用较少。自然界中很多天然染料羟基较多，亲水性强，不适合疏水性强的合成纤维染。因此，有必要对天然染料进行改性，降低其疏水性，提高其在合成纤维上的上染量，并且可以拓展天然染料对合成纤维染的谱范围以及适用天然染料的品种。 研究表明：
(1)红花黄不易被酸和碱水解，栀子黄易在碱性条件下水解；红米红易在酸性条件下水解。这表明，根据天然染料甙键原子的不同，在酸性条件下，C-甙比O-甙难水解；甙键具有酯的性质，遇碱易水解。
(2)改性时氢氧化钠浓度以及温度对改性素的疏水性有影响。改性后栀子黄素和红米红素分子结构变，疏水性增强，对锦纶的上染率高于未改性的素。
(3)栀子黄素和红花黄素对锦纶的染主要借助于末端的氨基以离子键的形式结合，随着pH值的升
高，上染率降低。红米红素受pH值的影响导致共轭结构变化，在酸性条件下呈红。
(4)红花黄、栀子黄以及红米红对锦纶具有良好摩擦、皂洗、耐洗牢度，基本都在4级以上。栀子黄素对羊毛、腈纶、锦纶、涤纶、醋酯的沾牢度均在4级以上，但对棉的沾牢度在2~3级。红米红在锦纶上的耐光牢度较差，基本在2级左右；在蚕丝上的耐光牢度稍好，基本达到3级左右。前媒和后媒法对提高织物的耐光牢度均有明显的效果。
天然染料的定义
天然染料包括所有从植物、动物和矿物质中能够提取的染料，也就是从天然来源得到的染料。除极少数外，天然染料是非亲和性的，须与媒染剂一起使用。媒染剂一般是金属盐，对着物质和纤维都有亲和力，在纤维中媒染剂与染料相结合形成不溶性沉淀物或啶。天然染料包括某些还原染料、溶剂染料、涂料、直接染料和酸性染料，只有一种天然碱性染料，尚未发现天然硫化染料、分散染料、偶氮染料或原地显染料。 天然染料的历史
在石器时代，古人在打猎的过程中，有颜的矿物质粉末（大部分是重金属）跟粘土混合被用来涂抹在头发和身体上寄托一种神奇的力量以及向别人炫耀。先人们最开始穿棕的动物皮，后来穿纺织品
来御寒。追溯到公元前3200年，在古埃及的楔形文字里面，第一次有了衣服及其其它材料利用天然有机物染的记录；在印度，这个记录要晚1200年左右，大约在公元前2000年才有天然染料对织物染的记录；在古罗马时代，紫贵如黄金。在国外天然染料的历史长河中，玛雅人的胭脂虫和印度的靛蓝是两种举足轻重的染料。它们曾今红极一时，广泛使用，也正是因为它们促进了染料的发展和贸易。
我国古代人民很早就利用矿、植物对纺织物进行染，并在长期的使用中，掌握了各类染料的提取，染等技术，在世界上享有很高的声誉。追溯古代天然染料的历史发展过程，大致有三个过程。
古代染的染料，从天然矿物到植物染料的转变。早在六、七千年前的新石器时代，我们的祖先就能够用赤铁矿粉末将麻布染成红。在青海柴达木盆地诺木红地区的原始部落，能将毛线染成黄、红、褐、蓝等，织出带有条纹彩的毛布。周代开始使用茜草，它的根含有茜素，以明矾可以染红；到春秋战国时期已能用蓝草制碇染青。公元六世纪，北魏的 贾思勰在《齐民要术》中详尽地记述看我国古代用蓝草制碇的方法。
从染原到套的转变。商周时期，染技术不断提高。宫廷作坊中设有专职的官吏“染人”、“掌染草”，管理染的生产。汉代的染技术水平达到离开相当高的水平。湖南长沙马王堆、新疆民丰等汉墓出土的五光十丝织品，虽然在地下埋两千年，彩依旧鲜艳，当时的染法主要有两种：一种是
织后染，如绢、罗纱、文绮等；另一种是先染纱线，再织，如锦。1959年新疆民丰东汉墓出土的"延年益寿大汞子孙"、"万事如意"、"阳"字锦等，所用的丝线颜有绛、白、黄、褐、宝蓝、淡蓝、油绿、绛紫、浅橙、浅驼等。充分反映了当时染、配技术的高超。
从在织物上画花、缀花、绣花、提花到手工印花的转变。目前我们见到的最早印内花织物，是湖南长沙、战国楚墓出土的印花绸被面。长沙马王堆和甘肃武威磨咀子的西汉墓中，都发现有印内花的丝织品。唐代的印染业相当发达，除颉的数量、质量都有所提高外，还出现了了一些新的印染工艺，特别是在甘肃敦煌出土了唐代用凸版拓印的团果对禽纹绢，这是自东汉以后隐没了的凸版印花技术的再现。从出土的唐代纺织品还发现了若干不见于记载的印染工艺，如用碱作为拔染剂再生丝罗上印花，使着碱处溶去丝绞变成白以显花；用胶粉浆作为防染剂印花，刷再脱出胶浆以显花。还有用镂空纸板印成的大族折枝两印花罗。这种印花工艺，远在东汉时已经有了，新疆民丰一座东汉墓中就出土过用这种方法印的蓝的白花棉布。同类型的印染品在新疆屋于来克北魏墓中也发现过。宋代的“药斑布”往往“青白成文”，它就是后来民间流行的蓝印花布的前身，到了宋代，我国的印染技术已经比较全面，谱也较齐备。至1834年法国的佩罗印花机发明以前，我国一直拥有世界上最发达的手工印染技术。
天然染料的分类
成都胡玲艳
天然染料可从植物、动物或者矿物资源中获得，它是很少或未经化学加工的染料。而植物染料应用历史最悠久、应用面最广。其大多是有机化合物，强度较低，吸收光谱较宽。多数天然染料完全溶于水，但提纯后染料的溶解度变小，部分溶解的染料分子中含有羟基，加入碱性物质（如碳酸钠）可提高其溶解度。另外，有些天然染料需要分散剂分散，在溶液中形成聚集体，加热时解聚。不溶性天然染料如靛蓝在应用时可使其还原成无可溶性物质。通常根据天然染料的结构、来源、染方法、颜等对天然染料进行分类。本文主要以天然染料的化学结构、颜和应用进行分类。
按化学结构分类
靛蓝类靛蓝，化学结构如“靛蓝结构式”，俗称“印度颜”，最老也是最重要的天然染料，主要是β-吲哚葡萄糖苷存在于一种名为木兰的植物中。印度靛蓝的树叶、茎均可以提取出此类蓝的染料。欧洲靛蓝，最早起源于高加索地区，也属于此类染料。两种最主要的含靛类结构的天然染料是靛蓝和泰尔红紫。
蒽醌类一些重要的红染料基本上都是蒽醌结构的，化学结构“蒽醌结构式”。它们大多数是从植物、昆虫或动物中提取的，以良好的耐光牢度而著称。染时它们与金属盐形成络合物，生成的金属-络合物，具有良好的水洗牢度。茜草、紫胶、胭脂虫粉、胭脂红等都具有蒽醌结构。含蒽醌结构的天然染料主要有C.I.天然红-3、4、6、8、9、10、11、14、16、18、19、25和C.I.天然黄23。
α–萘醌化学结构“萘醌”，具有α-萘醌结构的染料以劳松黄或指甲花红最为典型，他们是从一种主要生长在印度和埃及的植物-散沫花棕的叶子中提取的。劳松黄的结构为2-羟基-1-4-萘醌。另一种胡桃醌染料，结构为5-羟基-1，4-萘醌，是从未成熟的核桃壳中提取的。其它有α-萘醌结构的天然染料是C.I.天然黄16、C.I.天然棕7、C.I.天然红20、22和23。
黄酮黄酮是一种无有机化合物，天然黄染料大多是黄酮或黄酮醇的羟基或甲氧基取代物，黄木犀草-C.I.天然黄2，含有黄酮木犀草素，是欧洲最主要的天然黄染料。其它同
老子道学文化研究会>电动汽车噪音
类染料还有C.I.天然黄1、8、10、11、12、13和C.I天然棕1、5。
二氢吡喃在化学结构上与黄酮密切相关的是取代的二氢吡喃。如羟高铁血红素和它的隐体形式，苏木精。这些是苏木染料(C.I.天然黑1)的主要着体，也是历史上最主要的丝绸、羊毛和棉用黑天然染料。巴西红木染料（见图1-4）和苏木染料的化学结构类似，从它们的隐体和氧化物也可以得到证实。这两种染料存在于苏木属的各种红木中，如巴西红木和苏木。
花素天然花素结构的染料有C.I.天然橙5和C.I.天然蓝3，其中前者是从紫葳属植物的叶子中提取，而后者是从一种植物的花中提取的，主要用染蓝的丝绸。
类胡萝卜素类胡萝卜素类染料因在胡萝卜中发现而得名，结构中有长的共轭双键，为橙，较主要的染料有胭脂树橙和藏红花。
生物碱类生物碱类要用植物染料主要来自黄连和黄柏（黄）。例如黄连，为毛良科多年生草本植物，是自古著称的药物之一，燥湿、解毒、清心除烦等多种用途。黄连根茎还有多种生物碱，其中主要为小糵碱、巴马亭、药根碱、木兰。
多酚类茶叶中含有多种化学成分，其中的主要活性成份是茶多酚，具有抗氧化、抗诱变、保护神经、抑制肿瘤发生、降血脂和保护心血管系统等作用。儿茶素类化合物是茶多酚的主要成分，也是主要的呈物质。
按颜分类
自然界各种各样的天然染料能呈现丰富的颜。天然的颜跟调可以根据所选的金属盐调节颜。如果染料来源于植物，颜可能因土壤的成份，植物的分布，收获的季节，种植经验而受影响。一般天然染料是从植物的根、茎、叶、花、果实或昆虫干的躯体或矿物质中提取的。按颜分类是指按纤维或织物染后的颜对天然染料进行分类。
（1）红
大部分的红染料都存在于植物的根、树皮中，或者在暗灰昆虫的体内。并不象黄染料如此的丰富，红染料的来源是有限的。在所有发现的红天然染料中，胭脂虫红是一种重要的红染料，同
时也是红染料中最鲜艳的一种，存在于寄生在仙人掌上的胭脂虫红虱的体内。较主要和常用的天然红染料是茜草和紫胶。
茜草：茜草能染，是由非洲人首先发现的，他们发现茜草不仅好吃，它的根还会把嘴唇染成红，难以洗掉，因此茜草成为最早的化妆品之一。多年来，甚至长达几个世纪，种植茜草一直被亚洲垄断，干的茜草以“Lizari”或“Alizari”的名称输入到意大利。后来欧洲大力鼓励种植茜草，茜草的种植成为非常重要的产业，到1886年，全世界茜草产量达70000t。我们所熟悉的法国士兵的红裤子就是用茜草来染的。
茜草染料了有两个主要的来源，印度茜草和英国茜草。用于提取染料的茜草的根生长期应为两年或三年，此时根茎为1/4英寸，长大约为2英尺。将符合生长年限的根挖出，洗净，晒干，然后放入细薄布袋中，加入水沸煮，红的染料就会从根中析出。一般从干根中只可得到2%的染料。如用茜草直接染，将茜草根加到30℃温水中，然后加入预先已媒染过的毛织物，染液温度缓慢升至100℃，染1～1.5h后，温度马上降至90℃，然后再于90℃染半个小时。定期搅拌当得到预计的光时，将毛织物在染液中冷却，然后逐次在温水、清水中漂洗，脱水、晾干。大概120g毛织物需用60g茜草和4.5k水。
紫胶：紫胶是紫胶虫分泌的一种树脂状的起保护作用的分泌物。紫胶虫是生长在大量野生或终止植物
上的寄生虫。将粘性的紫胶用水和碳酸钠溶液溶解，再用石灰沉淀就可得到紫胶染料，这种染料为鲜艳的红和猩红。在水溶性染料虫胶片的生产中要出去无用的紫胶酸。提取出的红染料中常有灰尘，所以在染前要仔细过滤去除，以免染过程中灰尘占到被染织物上。染时先将染液煮沸，在将棉绞纱浸入其中染，直到得到所需的光。染布时，过程相同，但所得颜通常深一些，如果在染前先将布在酸豆叶子中煮沸，所得
颜牢度更好。
紫胶含水溶性红染料、紫胶酸、碱、醇溶性黄染料和红紫胶素。紫胶酸是几种具有相关结构的物质的混合物，将得到的粗染料用柱层谱分馏，可得到五种组分，分别是紫胶酸A、B、C、D和E，其中A和B是主要成分。紫胶酸A含2.5%氮，分子式为C26H19NO12。紫胶酸B分子式为C24H16O12，不含氮。紫胶酸C是最早出现的天然蒽醌，在侧链上有氨基酸。紫胶酸D分子式为C16H10O7，紫胶酸E是脱酰基紫胶酸A。另外两种名为脱氧红紫胶素和异红紫胶素的新染料也被分离出来，他们的结构通过合成得到了证实。
作为红染料，茜草和紫胶有时也混合起来使用。在印度一些地区，红是用矿物质得到的，如用红稀土或硫化汞涂层。
（2）黄
黄是最生动的，也是自然界存在的所有相中最充足的染料。可产生黄染料的植物的数量比产生其它颜染料的植物的数量要多得多。黄酮和黄酮醇是黄酮类天然黄染料的主要发体。许多在植物中糖衍生物（通常是糖甙）的形式存在，这是在向父染浴水解黄酮。他们是媒介染料和金属结合通过羰基和甲氧基团。由于许多植物含有丰富的类黄酮，没有一种黄染料曾经取得主导地位。黄酮醇比黄酮更容易受到光影响而退化，所以含黄酮的植物成为更受欢迎染料来源。
姜黄染料：姜黄是属于二芳酰基甲烷结构唯一一种天然染料。姜黄染料是姜黄的衍生物，是天然来源黄染料中最有名和最鲜艳的染料之一。姜黄染料是从姜黄的新根或干根中提取的。将干燥的根在水中煮45min，染料就开始析出，将提取液过滤，就可用于染。媒染过程是预先进行的，在50℃~60℃媒染30min，毛的浴比是1:30，丝的浴比是1:40。媒染后植物样品可冷却，均匀挤干，不经过水洗或干燥直接放入染液中，于沸腾状态下染45min，浴比1:40。样品在染浴中冷却，然后水洗、皂洗，水洗、干燥。
藏红花：藏红花素可以从各种栀子和藏红花中提取，作为一种直接染料具有很长的历史。有证据表明它的使用一直追溯到古埃及，在古波斯十分盛行，后来被便宜的染料取代了。当用作直接染料时，它能染出一种漂亮的桔黄，也可以用铝媒染。它的主要发体是藏红花素，藏红花酸的一种配糖体。
胭脂树橙的化学结构类似于藏红花素，也是一种不饱和的二酸，可以当作直接染料来染棉、毛或丝。曾今广泛流行于玛雅人和秘鲁的印加人，在16世纪，引进到欧洲，但是却没有广泛的应用。
其它天然黄染料：菲岛桐是大戟科的常绿小乔木，主要生长在亚洲一些地区的热带森林中。染料是从其花或豆荚果中提取的，将粉末状的豆荚果在水中煮沸45min，过滤，即可用于染。媒染及染过程与姜黄染料的过程相同。
（3）蓝
从古到今，靛蓝一直是最主要和最常用的蓝染料之一，它是从生长在亚洲、非洲、菲律宾和美国等地的一种植物的叶子中提取的。从靛类植物中提取靛蓝的过程很简单，主要包括三个过程：（a）将植物种子浸泡在水中发酵；（b）将提取液分离并在空气中氧化；（c）最后将染料进行沉淀并分离，制成可供销售的饼状或粉末状。
靛蓝分子式为C16H10O2N2，熔点为390℃，主要以葡萄甙形式存在于植物中，在稀酸、碱或酵母的作用下可以被充分水解，水解产物为吲哚酚和糖，吲哚酚可以被再次氧化成靛蓝。在发酵过程中，首先分解成葡萄糖，然后转化成乳酸，乳酸一次转化成丁酸、二氧化碳和氢气，如下所示：
C12H22+H2O→2C6H12O6→C6H12O6→
2CH3CH(OH)COOH→CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2
在发酵过程中，氢气从溶液中放出将靛蓝还原成靛白。靛蓝在碱性溶液的存在下形成黄绿溶液，以
做染母液。只要一接触到空气中的氧，靛蓝就在纤维内重新转化成最初的不可溶形式，因此靛蓝染料有良好的耐洗牢度。
菘蓝是另一种具有靛类结构的蓝染料，主要是从绿叶中提取的，其着理论与靛蓝相同。哈拉丁
（4）紫
紫，历来给人以神秘的彩，也被称作“皇家紫”。小亚细亚的腓尼基人从海螺中提取天然染料。紫系植物染料有紫草、紫檀（青龙木）、野苑、落葵等。紫草为多年生草本植物。
一般在8、9月份茎叶枯萎时候采掘，在其草根的断面含有乙酰紫草素，呈紫。紫草素和茜素有很大的相似性，若不加媒染剂，染麻、丝、毛纤维均不会着。若加椿木灰、明矾媒染可以染得紫红。
（5）棕
棕系植物染料极为丰富。儿茶棕染料是从一种名为儿茶的木材中提取的，这种树主要生长在印度等地。儿茶棕染料中含有儿茶单宁酸和儿茶酸两种主要着组分。其中儿茶单宁酸可溶于冷水，儿茶酸在热水中可溶。根据两者溶解性不同，可以将儿茶丹宁酸和儿茶酸从儿茶棕染料中分离出来。在儿茶中，儿茶酸的比例可高达17%。目前儿茶棕染料主要用于棉和丝绸的增重。
（6）其它颜的天然染料
苏木是比较常见的黑天然染料，它是从苏木的木材中提取的，刚刚破下来的木头是无的，被空气氧化后就变。番茄枝的果实、阿拉伯金合欢的树皮中都存在黑染料。
绿天然染料接骨木是从生长在苏格兰高地的一种灌木中提取的，在春天是从叶子中，秋天是从浆果中提取的。浆果在最初时是紫的，用溶有氨和苏打的水浸泡后，呈漂亮的苹果绿，在浸泡24h后可加入铝媒染过的猫染，染时不需要加热，只要浸泡24h、绿染料的天然来源还有铃兰和大荨麻等植物。
橙天然染料可以从植物中提取，如大丽花属植物的花，或是从矿物质来源得到，如一种红的粘土。
按照应用分类
天然染料中很多化学结构跟现在合成染料结构相似，或者具有合成染料的全部特性。均可参照合成染料的染方法染。
（1）直接染料，有许多染料是直接染料，如姜黄，红花，石榴等。
（2）酸性染料，如红花。
（3）碱性染料，小糵碱等。
（4）还原染料，靛蓝、菘蓝、泰尔红紫等。
（5）分散染料，指甲花等。
（6）媒染染料，绝大多数天然染料是媒染染料，如茜草、苏木、胭脂虫红。
天然染料的染方法
天然染料的分子结构复杂且各不相同，因而染方法也存在很大的差异。对于纤维素和蛋白质纤维等天然纤维而言，染方法主要采用直接染法（无媒染法）、预媒染法、同浴染法以及后媒染法；对合成纤维而言，主要采用高温高压染。同种天然染料，当使用不同的媒染剂时，往往会使被染纤维呈现不同的相。
天然染料主要是通过范德华力、氢键上染织物。染时一般需要借助媒染剂的作用来固着颜。目前常用的媒染剂主要有明矾、醋酸铁、消石灰、氯化亚锡、锡酸钠、硫酸铜、重铬酸钾、氯化铬等化学试剂。多价金属离子能与天然染料中的-OH、-COOH、﹥C=O等基团
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议