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纺织科技进展
2008 年第 3 期
植物染料的研究现状及趋势
潘丽娜, 贾丽霞
( 新疆大学, 新疆 乌鲁木齐 830046)
摘 要: 介绍了 植物染料的分类和染液的制备, 讨论了植物染料在来源 、纤维染色、媒染剂等方面的最新研究进展。
关键词: 植物染 料; 染色; 研究现状
中图分类号: T S1091 2
如果要进行大规模的工 业化染 色, 首 先要 解决 的就是 原料 供应困难的问题。解决方法之一就是利用生物工程的 方法培育 植物[6] 。生物培养可使植物细 胞生 长速度 大大 加快, 这样 使得 植物染料的生产可以不依赖于自然界的植物。现在已 经培育出 了紫草、茜草等多种植物。另外, 人工培育的植物中色 素的含量 比天然植物高, 而且产 量也大 为提高。另 外一 个解 决方法 就是 开发植物染料等同体。这种 染料模 仿植物 中色 素的结 构、分布 和功能, 更为重要的是, 还可根据色素特性和织物需要 对等同体 进行改性, 使其更加符 合染色 需求。目前 已经 合成 的等同 体染 料只有胡萝卜素、棓 黄 素、鞣酸 素、靛 蓝、酸性 靛 蓝、红紫 素、茜 素、假红紫素八种。而中国 纺织科 学院等 单位 也已 对几种 植物 色素进行分 类 和 研究, 制得 了 天然 黄 ( T R. Y ) 和 天 然绿 ( T R. G) , 用于纯棉和丝绸染色[ 7] 。 31 2 应用领域新进展
媒染 媒染 媒染 直接 媒染 直接、媒染 直接 直接、媒染 直接 媒染 媒染
黄 黄 黄、茶色 红 红 黄、绿 黄 黄 黄 红 黄、红
直接、媒染 直接、媒染
黄、黄绿 黄、橙黄
媒染、分散 媒染 媒染
黄 紫 茶、黑
媒染、分散 媒染、分散 直接、媒染 直接 直接 直接 还原 还原 还原 还原
黄 红、黑 黄、灰黄 黄 黄 黄 蓝 蓝 蓝、绿 蓝
其理化性质的研究[ J] . 生产与科研经验, 2003, 29( 5) : 69- 73. [ 4] 早川胜光. 从天然萃取物中制备粉状染 料的研究[ J] . 郑光 洪译. 成
都纺织高等专科学校学报, 2001, ( 4) : 10. [ 5] 梁瑞红, 谢明勇, 刘 薇, 等. 超临界 CO 2 萃取新疆紫草萘醌 得率的
超声波可产生空化、机械振动、乳化扩 散等多级效 应。有试 验显示, 超声波分散作用时的空化现象使染料解聚, 从而 获得微 粒径的染料, 增强了染料的渗透能力, 大大提高了染色深 度和牢 度; 另外, 超声波提取 色素, 操作 简单、快 速、提取率 高。而 微波 提取可强化浸提过程、提高产率。目前, 微波提 取色素已 经涉及 到生物碱、类黄酮、多元酚类 物质。另外, 也有人 尝试以 微波- 超 声波法提取色素, 从实验 可知, 联合处 理可 打断色 素的 键合, 破 坏组织细胞, 提高色素的提取率。
2002, ( 3) : 20- 33. [ 11] 江苏南, 李云明. 天然色素在纯棉 织物上的应 用[ J ] . 印染, 1998,
1 分类
表 1 常见植物染料
色素化学属类 植物名称 染料类别
色相
染材部位
类黄酮类
槐花 黄岑 杨梅 红花 紫杉 荩草 野漆 万寿菊 苦参 葡萄 洋葱
姜黄素类
姜黄 郁金
萘醌类
指甲花 紫草 胡桃
蒽醌类
大黄
茜草
类胡萝卜素类 栀子
胭脂树
藏红花
红木
靛蓝类
木蓝
马蓝
蓼蓝
菘蓝
生物碱类
黄蘗 黄连
多元酚类 二氢吡喃类
石榴 五倍子 橡树 儿茶 槟榔 栗木 枹树 梅 鼠李 苏木
除此之外, 目前还有纤维素酶法和空气爆 破法等。
3 植物染料研究的新进展
31 1 新来源
品禁用名单[ 11] , 它 们容易 对环 境造成 污染, 且 对人 体有 一定 影 响, 与植物染料的绿色染整相违背。为此, 选用新的媒染剂 取代 传统的重金属离子, 已是发展生态纺织品的重要 内容。当前, 有 人选用稀土氯化物作 为对苎 麻纤维 染色的 媒染剂, 既 可满足 生 产绿色环保纺织品所 需要的 牢度要 求, 又 可避免 传统 媒染剂 所 带来的对环境的污 染。近年来, 国内 有利 用一些 助剂 进行增 溶 染色的研究, 不仅改善了染料在溶液中的溶解和分 散性能, 还改 善了染料在纤维表面 和内部 的分布, 进而 大大提 高了 上染 率和 染色牢度并且所用助 剂对环 境和人 类无害, 其原 理类 似于 生物 色素分布。
中的应用[ J] . 辽宁丝绸, 2004, ( 2) : 14- 16. [ 9] W on Ju K im, 天 然染料 在皮革 染色中 的应用 研究 [ J] . 皮革 科技,
2000, ( 2) : 80- 83. [ 10] G upt a S. N atu ral dyes: a real alt ernat ive[ J] . Int ernat ional Dyer,
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。 此法对 产品 破坏性小, 产率高, 避免了用有机溶剂萃取的溶剂残 留问题。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 31 59% 。
文献标识码: A
文章编号: 1673- 0356( 2008) 03- 0036- 02
植物染料是指从植 物的花、果、茎、叶、根等 部位获 得的、很 少或没有经过化学加工的染料。植物染料在我国具有 悠久的历 史, 然而自 19 世纪中叶合成 染料问 世以来, 植 物染 料就日 益被 合成染料代替。但是, 随着社会经济的不断发展, 人们 环保意识 的加强以及对人类健康的日益重视, 有着天然色 泽、自 然芳香和 保健功能的植物染料再一次被人们所重视。
31 4 功能性纺织品开发
染色植物好多都是 药用植物, 用 其染 色后的 织物 除了 具有 抗菌作用外, 还有其他许多保健防护作用。例如, 日本以 艾蒿染 色的织物来加工制 成患特 异反应 性皮炎 患者 的睡衣 裤。另 外, 研究表明大黄染色的棉 布和丝绸有很好的抗紫外性能( U V A 和 U V B 的透过率均在 2% 以下) 。茜草 和靛蓝 染色的 棉织物 也有 很好的抗紫外性能[ 12] 。
2 染液制备
染液的制备即天然 色素的提 取, 通常 染料植 物的 色素 含量 很低, 例如茜草的根部含茜素 11 5% ~ 2% , 兰草的靛 蓝为 1% 左 右。另外, 由于色素与植物有机体结合比较牢固, 不能直 接脱离 植物本体而上染纤维[ 1] 。因此选 择合适的色素提取方式 也是提 高植物染料染色性能的 关键。 21 1 水提取
直接、媒染、阳离子 黄 直接、媒染、碱性 黄
直接、媒染、酸性 媒染 媒染 媒染 媒染 直接、媒染 媒染 直接 直接、媒染 媒染
黄、褐 黄、褐、黑 黑 黑 黑 黑、棕 黑 木蓝 绿 红、黄、紫、黑
花 根 树皮 花 树皮 全草 叶、茎 花 叶、茎 果皮 皮
根、茎 叶、茎
花、叶、茎 根 外果皮
根、茎 根、茎 果实 树皮 花 树皮 叶、茎 叶、茎 叶、茎 叶、茎
参考文献:
[ 1] 梁菊红. 植物染色研究[ J] . 丝绸, 2001, ( 8) : 22- 23. [ 2] 单国华, 贾丽霞. 天然染料及其应 用进展[ J ] . 纺织科技 进展, 2007,
( 5) : 28- 30. [ 3] 蔡金星, 刘秀凤, 李 兆蒙, 等. 以微 波-超声 波法 提取草 毒色素 及对
植物染料不仅可以对棉、麻、丝、毛等天然纤 维进行染 色, 近 年来, 随着人们对植物染料兴趣的高涨, 已经开始尝试 用植物染 料染合成纤维和其他新型纤维。研究发现, 紫 草、大 黄、姜 黄、胡 桃和洋葱等分子量很小且具有疏水性的植物染料可对 聚酯纤维 进行染色, 机理类似于分散染料; 黄檗中所含的小檗碱 是目前所 知的植物染料中唯一的阳离子染料, 可以用来染 丙烯腈纤 维; 紫 草、胡桃、胭脂 树 等 都 适合 上 染 聚 酰胺 纤 维。 另外, 有 研究 表 明[8] , 对于大豆蛋白纤维, 经过 苏木 的铝和 铁媒 染后, 都具 有良 好的耐洗和耐摩擦牢度; 韩国制 鞋皮革 技术研 究所 尝试从 植物 中提取粉状色素[9] , 用于 皮革染 色, 结果 显示, 洋槐、五 倍子、苏 木等植物染料具有很好 的染色性、渗 透性和 色牢 度。印度 研究 人员用两种红色植物染料 染菠萝 叶纤 维、椰 壳纤 维、纸 张, 染色 牢度和上染率同样具有良好的效果[10] 。 31 3 新型助剂
树皮、叶 根、茎
果皮、根 虫寄生质 树皮 树皮 果实 树皮 树皮 未熟果 叶、茎 根、茎
收稿日期: 2008-03-31 作者简介: 潘丽娜( 1979- ) , 女, 新疆大学在读硕士 研究生, 研究方 向为染整
工艺控制。
自然界中能够染 色的植 物很多, 5 染料植 物谱6 中 记载 的就 已达 300 多种, 常用染色植 物也 有百余 种。植物 染料 的分 类有 很多种, 按主要色素的化 学成分 分, 可 以分 为类黄 酮类、姜 黄素 类、萘醌类、蒽醌类、类胡萝卜素类、靛蓝类 、叶绿素 类等; 按其染 料类别可分为媒染染料、直接染料、还原染 料、分散 染料等; 按其 色相可分为红、黄、蓝、黑、绿 等。现将 常用 植物染 料按 名称、色 素化学属类、染材部位、色相列于 表 1。
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21 5 冷冻真空干燥法 日本研究机构表明[4] , 将植物 浸出 液通过 三层 薄膜装 置和
反渗透膜的过滤及 CEP 实验系统的离 心处理, 然后再 采用冷冻 脱水技术即可得到粉状 色素。而且 实验表 明, 粉状 染料比 萃取 的新鲜染浴对真丝的染色效果更好。 21 6 超临界流体萃取法