天然染料及其开发应用

２０１０年９月　浙江纺织服装职业技术学院学报　第３期第ｌ９页　ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４・２３４６．２０１０．０３．００５　

天然染料及其开发应用　

王雪梅　摘要：阐述了天然染料开发应用的历史，并从天然染料的种类、染色方法、染色的影响因素、染色中存在的问题　等方面着手具体分析了天然染料开发应用的现状，指出了目前天然染料开发应用的局限性和发展前景　关键词：天然染料；植物染料；开发应用；历史；现状；前景　中图分类号：ＴＳＩ９０．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４．２３４６（２０１０）０３．００１９．０６　

天然染料是指从植物、动物或矿产资源中获得的，很少或没有经过化学加工的染料。天然染料根据　来源可分为植物染料、动物染料、矿物染料和来源于细菌、真菌、霉菌等微生物产生的天然色素。按天　然染料化学组成可分为胡萝卜素类、葸醌类、萘醌类、类黄酮类、姜黄素类、靛蓝类、叶绿素类共７种。　它们多数对纺织纤维没有亲和力或直接性，需要和媒染剂一起使用才能固定在纤维上。在《染料索引》　（Ｃ．Ｉ．）中天然染料是按照化学结构和用途来分类的。己统计的天然染料中以黄色和红色品种最多，蓝　色、绿色和黑色最少。天然染料中的大部分是天然有机染料或颜料，其化学结构分别属甲炔、甲酮、亚　胺、苯醌、葸酮、奈醌、黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、靛类以及叶绿素类等。　１　天然染料开发应用历史“。　自古老的年代起，人们就知道可从大自然万物中得到颜色。从野草或枝叶中挤出液汁，将昆虫或矿　石磨成粉末，所得到的色彩皆可用来化妆、绘图、染色等。因地域的差异与土质的不同，加上气候的影　响，即使是同类植物，也会因季节的不同、染色方法的差异，使得到的色彩也不相同，这是大自然给予　的天然染料不可思议的趣味性，而不是化学合成染料所能给予的。　人类使用天然染料的历史可以追溯到距今５万年到ｌ０万年的旧石器时代。北京山顶洞人文化遗址中　发现的石制项链，已用矿物质颜料染成了红色。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色。居住在青海柴达木盆地诺木洪地区的原始部落，能把毛线染成黄、红、褐、　蓝等色，织出带有色彩条纹的毛布。　我国是最早使用天然染料染色的国家。早在４５００多年前的黄帝时期，人们就能够利用植物的汁液染　色。多种古籍文献中记录了色彩的名称，东汉《说文解字》中有３９种色彩名称，明代《天工开物》、《天　水冰山录》则记载有５７种色彩名称，到了清代的《雪宦绣谱》已出现各类色彩名称共计７０４种。明清时　期，我国天然染料的制备和染色技术都已达到很高的水平，染料除自用外，还大量出口。中国应用天然　染料的经验跟随丝绸一同传播到海外各国，产生了久远的影响。　西周时代，已经设置了专门负责印染纺织品的专职官吏，称为“染人”，中国最早的诗歌总集《诗　

收稿日期：２０１０—０５—１８　作者简介：王雪梅，女，兰州理工大学机电学院纺织工程系，讲师（甘肃兰州７３００００）　第３期第２０页　王雪梅：天然染料及其开发应用　２０１０年９月　经》中记录的纺织品与服装的颜色有暗绿、红、黄、白、碧绿、绯红及玄黄等，春秋战国时，已经出现　了许多专门染色的染坊，发现了多种植物染料，其中以蓝草最为常用。　秦汉时期，人们在染色实践中发现了染色与空白的对比关系，认识了有意地控制染色面积和染色形　状可以形成空白的花纹，于是防染技术开始出现。这一时期，西南一些少数民族地区首先出现了用蜡做　防染剂的染花方法。先把蜡溶化成液体，用蜡刀沾取蜡液在白色底料上描绘纹样，然后浸入染料中染色。　当时多用靛蓝，又有少量紫色、红色。上染之后，去掉蜡纹即呈现白色花纹，得到了蓝底白花或色底白　花的花布。古代称其为“阑干斑布”，现代称之“蜡染花布”。而在汉代，观赏性的蜡染已开始出现了。　西南地区蜡染艺术一直沿续下来，至今，贵州、云南、广西等地的仍然流行蜡染。　南北朝时期印染艺术较为突出的是纹缬的出现，纹缬也叫“撮缬”、“撮花”、“撮晕缬”，现代称为　“扎染”。　唐代的印染技术全面发展而且成就斐然，这时的纹缬、夹缬、蜡缬都出现了惊人之作。宋、明时期　的印染艺术已相当全面，色谱也愈加完备。明代官方设有颜料局，掌管颜料。而用于制作染料的植物已　达几十种。清代少数民族地区的各种印染艺术逐渐形成独特风格，做工精细，蜡纹纹密。　《诗经》中有用蓝草、茜草染色的诗歌，可见中国在东周时期在民间已普遍应用植物染料。中国古代　的一些农业书和工艺书上，都有关于染料和染色法的记载。先秦古籍《考工记》（作者不详）是中国第一　部关于工艺规范和工作标准的汇编。书中“设时之工”记录了中国古代练丝、纺绸、手绘、刺绣等工艺，　对织物色彩和纹样都作了详细而完整的叙述；北魏贾思勰《齐民要术》中有关于种植染料植物、萃取染　料加工过程等内容，如“杀双花法”和“造靛法”所制成的染料可以长期使用。明末宋应星编撰的《天　工开物》中有关于各种染料的制造、练制的化学工艺，以及运用各种染料在织物上染色的描写。在“乃　服”一章中，总结丝、麻、毛、棉等织物纺纱织布的技术，并在“彰施”一章，记录了有关染色技术的　应用情况。　３０００年前古埃及和美索不达米亚人已掌握了织布染色的技术。古埃及的尼罗河畔的金字塔的墓壁上　红色和红色的织物就说明了这一点。约在２５００年前，印度已有从茜草中提取茜红、在蓝草中提取靛蓝染　棉织品的记录。茜草的浸渍液，经处理后，可染成红色；蓝草的浸渍液经氧化后，可将织物染成靛蓝。　印度人还用一种寄生在不同植物上的胭脂虫体中所含的红色素染色。公元前５５０年希腊已出现羊毛手工　纺织和染色的工作坊。古希腊罗马人还用一种贝壳类动物的液体作染料，这种贝壳类动物，分泌一种液　体，暴露在空气中后由黄色经绿色和蓝色，最后变成紫色，是一种名贵的紫色染料。远古时候纽克里特　人制造了昂贵、著名的泰尔紫（Ｔｙｒｉａｍ　Ｐｕｒｐｌｅ），这是一种海螺分秘物经氧化后得到的染料，后来小亚细　亚的腓尼基人掌握了制造技术，利用泰尔紫在毛织品上染鲜艳紫蓝色，日后罗马帝国的贵族更以这种颜　色染制袍服，作为贵族阶级的象征。　在１９世纪以前，染色和印花所用的染料大多是天然的动、植、矿物染料，染色工艺还是采用天然染　色。１９世纪中叶后，合成染料问世，由于它色彩缤纷、色谱齐全、耐洗耐晒，特别是价格便宜，因而逐　步取代了天然染料，成为纺织品最主要的着色剂。　随着人类健康、生态意识的增强，一种重新评估和开发应用天然染料的思潮已经掀起，开发应用天　然染料已成为国际上的热点话题。在纺织染整领域，已有应用天然染料的成熟的纺织服装产品问世。由　于大多数天然染料无毒无害，对皮肤无过敏性、无致癌性，且具有较好的生物可降解性和环境相容性，因　此，在高档真丝制品、内衣、家纺产品、装饰用品等领域中，天然染料拥有广阔的发展前景。　２天然染料的开发应用现状　目前，应用天然染料染色的环保织物在国内外市场上颇受欢迎。如用植物染料制成的高支天素丽“绿　色”环保型高档面料，既符合国内外精纺毛料高支轻薄化、功能多样化的要求，又符合目前国际上倡导　的环保型天然面料的要求。天然染料不仅可染丝、毛等蛋白质纤维织物，也可对棉、麻等纤维素纤维织　物染色，还能染腈纶、涤纶、锦纶等合成纤维织物。　２０１０年９月　浙江纺织服装职业技术学院学报　第３期第２１页　我国已经建立了植物染料数据库，拥有３０６种色卡，且有能染毛、丝、棉、麻制品的天然黄、红、　绿等色系的植物染料。天然染料染色的环保织物已经在高档纯毛、真丝制品，内衣、童装产品，家纺、　装饰用品等领域获得应用。例如：在高档纺织品中，已经开发生产了纯毛开司米、纯毛精纺呢绒、纯毛　针织Ｔ恤三大类生态毛纺织品；用红曲米色素来染丝绸，能获得美丽的深红色，可制作高档丝绸服装及　真丝被面、围巾等；用植物姜黄可染苎麻纤维，织造高支轻薄织物，用此类织物制成的服装既凉爽又环　保；用天然茶染料染色的毛巾、棉布等系列棉制品，被用作衬衫和睡衣的面料，或用于床单、被罩等家　纺布艺产品；还有用纯天然植物染料染色的童装系列产品。除此之外，许多天然色素还因其特殊的成分　及结构，而被应用于新型功能性纺织品的开发。例如：大黄防紫外线织物；可医治皮炎的艾蒿色织物；　以及用茜草、靛蓝、郁金香和红花染成的具有防虫、杀菌、护肤及防过敏的新型环保织物等等。　此外，天然染料在其他领域，如食品、饮料、造纸、塑料、建材、工艺品、日化产品、制药等诸多　领域都有广泛的应用前景，完全可以替代化学色素，造福人类。许多天然色素还因其特殊的成分及结构　而应用于新型功能性纺织品的开发。尤其是有些天然染料本身就有药用价值，因而它们在卫生及医药领　域都有着广泛的应用。天然染料还被用于化妆品制造，例如唇膏中的色泽增强剂，美肤、美发品中的各　种染料等。　２．１天然染料的种类　２．１．１植物染料　植物染料是指白植物中提炼的、耐久不褪色的有色物质。色素普遍存在于植物体内，例如：胡萝ｂ　素、叶绿素等。在花和果实中，鲜艳的色彩使人很容易察觉到这些色素的存在。也有一些重要的植物染　料，并不是那么显著的，如存在于树皮中一些构造复杂的化学物质，甚至必须借助媒染剂的作用才能显　色。大部分的植物色素都很容易分解、消失，因此不能作为染料；只有一些能耐久不被氧化的，才能作　为染料。　２．１－２动物染料　动物染料数目较少，主要有虫（紫）胶、胭脂红虫等。　．　２．１．３矿物染料　矿物染料是各种无机金属盐和金属氧化物，主要有棕红色、淡绿色、黄色、白色，经过粉碎混拼后　可得２０多个色谱，如朱砂等。但矿物染料由于有些含重金属或有害成分过多，固色不理想等原因，现在　已经极少使用了。　２．１．４微生物产生的天然色素染料　细菌、真菌、霉菌等微生物产生的色素也可作为天然染料。英国研究人员指出：掌状革菌、粗毛纤　孔菌等大型真菌都可以作为天然染料用于染色。日本蚕丝昆虫农业技术研究所与蚕丝商社合作研究，发　现了能产生青紫色色素的微生物并使之用于染色。这种微生物是从蚕丝废料中培育出来的细菌，为詹森　杆菌蓝紫霉色素。产生色素的主要菌种是紫色杆菌素和脱氧紫色杆菌素。詹森杆菌蓝紫霉色素是非病原　菌。因此这种色素是安全的。它的染色方法可分为菌体染色法和萃取液染色法。这种色素不仅可染棉、　麻、丝、毛等天然纤维，也可以染锦纶等合成纤维。除纺织品染色外，这一技术也可用于化妆品和食品的　着色。霉菌中的色素红曲，又称红米，是将红曲霉接种在稻米上培养成的。供制造红酒和红腐乳用，也用　作食品色素，入药可作活血剂。红曲米色素不溶于水，其色素的主要成分是红斑素及红曲红素，橙红色，　有荧光。我国的研究人员在尝试用红曲米色素来染丝绸，将放有红曲米及醋酸、平平加等助剂的染液加　热到６Ｏ℃，将丝绸放入染液中，恒温１　ｈ后，取出水洗，干燥即可。用红曲米可将丝绸染成美丽的深红色。　２．２天然染料染色方法　由于天然染料分子结构各不相同，染色方法也有较大差异，对蛋白质纤维和纤维素纤维而言，染色　方法主要有无媒染色法、先染后媒法以及先媒后染法；对合成纤维而言，主要分为常压染色和高温高压　染色。最佳染色工艺应根据染料性质而定。