天然植物基染料提升色牢度的研究进展及展望

葛化博，吕秀君，万 明，白 濛，冯 杰，夏建明

(1.西安工程大学 纺织科学与工程学院，陕西 西安 710048； 2.浙江纺织服装职业技术学院 宁波现代纺织服装产业学院，浙江 宁波 315211； 3.中国纺织信息中心，北京 100025)

在纺织品染色过程中，合成染料因价格低、颜色鲜艳多样而被大量使用，合成染料的合成及染色应用给环境带来了严重负担。随着新《环境保护法》的严格推行，人们对环保和健康的日益重视，天然植物基染料因无毒无害、绿色健康、生态相容性好、符合可持续发展的特点受到青睐。

国内外对天然植物基染料进行了不同程度的研发。印度对天然植物基染料研究最广泛，不但研究了其在天然及合成纤维上的上染情况，并且通过微波和超声波技术进一步提高染色织物的色牢度。日本东京市政府联合企业共同组建了植物染研究中心，在2021年东京奥运会期间，联合Nike 以日本传统手工蓝染工艺将Flyknit鞋面染成靛蓝色，完美地缔造出一双具有独特日本风情的限量款鞋，赠送给全球100位行业意见领袖。东京奥运会礼仪服装由工匠逐件染色而成，以蓝色调为主，融合了日本传统服饰染色工艺，成为日本植物染技术向世界推广的一部分。韩国重点立足于天然生物活性物质的萃取及分离提纯技术、天然植物基染料分子结构分析技术、染色机制研究及植物种苗改良技术。意大利的研究集中在天然植物基染料的原料供应及毛织物、丝织物染色工艺；美国则注重天然植物基染料种类的开发及其在服装上的应用。我国较早种植染料作物(如板蓝根、薯莨、红花等)，在靛蓝和薯莨的染色技术上领先世界。与印度的古法制备植物基染料相比，我国的天然植物基染料的商品化程度较低。近年来，我国对天然植物基染料的研究，以高校、科研机构和企业为主，高校和科研机构侧重染色理论、分子结构、新型提取技术的应用研究，企业侧重染色工艺、染色牢度的改进，二者最终目标都是推进天然植物基染料产业化，校企合作的案例也越来越多的出现。在技术研究上，生物酶、超声波、微波等现代技术得到应用；在染色工艺研究上，已经研究了靛蓝、薯莨、栀子、紫草、茜草、柿子、桑葚等染料的染色工艺，并在蚕丝、羊毛、棉、麻等天然纤维上得到应用；在功能性研究上，已经研究了姜黄、黄连、红花等植物基染料的抗菌性及防紫外线性能。

随着对天然植物基染料研究的深入，国内外也取得了许多研究成果。日本大和染公司推出“草衣染色”，该产品主要用于瑜伽健身服，设计品牌Maito围绕植物基染料进行产品开发。美国昂高公司推出Earthcolors染料系列，采用桔子皮、棉桃壳、杏仁壳等植物废弃物制备，其包含7种染料，具有棕色、灰色和橄榄色等色系，该系列染料采用类似于还原染料的染色工艺，可实现从原料到零售可追溯的供应链，从而确保有色服装生产过程中的可持续性。东华大学与海澜集团承担863高新技术项目——“天然染料制备及其在生态纺织品开发与羊毛清洁生产中的应用技术”，该项目获得了多项发明专利并建立了植物基染料数据库，完成了306种色卡的制作，开发了精纺面料、针织衫等多种生态纺织品。常州大学，中国纺织建设规划院等的研发项目“植物染料工业化生产及其环保染色关键技术”在2019年获得中国纺织工业联合会科技进步奖二等奖。浙江纺织服装职业技术学院染整技术研究所主持研究的“纤维素针织面料草木染关键技术研究及产业化”项目，从栀子、茜草等植物中提取色素，开发了红、黄、蓝等9大色系，拥有较高的染色牢度，尤其是耐日晒色牢度突破了3级，项目落地或使草木染技术达到世界领先水平[1]。华经产业研究院发布的《2019—2025年中国植物染料行业市场深度分析及发展前景预测报告》指出，截至2019年，我国植物基染料表观消费量为1.62万t，同比增长13.3%。天然植物基染料染料行业市场规模从2014年的9.14亿元增长至2019年的24.86亿元[1]。

市面上虽然可以看到一些天然植物基染色产品，但其价格昂贵，且市场占有率低，说明天然植物基染料虽然得到了一定程度的应用，却并没有大规模推广。植物基染料的应用之所以受到限制，是因为存在以下几方面的问题：植物生长周期长，色素含量少，因此植物基染料总体供应量少；植物基染料价格昂贵，每公斤在300～1 800元，是合成染料价格的5～10倍，仅适用于中高端市场；受产地、采摘时间等影响，色素含量和色泽不同，且染色没有标准的生产工艺，染色后重现性差；大部分植物基染料在使用媒染剂后也不能达到很好的服用性能标准，染色牢度尤其是耐水洗和耐日晒色牢度较差；此外，天然植物基染料色谱少、给色量低、上染时间长、难以拼色混色，限制了其在产品开发中的应用。这些问题也是国内外研究人员尚未完全攻克的难点。以上因素中，色牢度问题最常被人诟病，天然植物基染色产品在日常穿着过程中及其在受到摩擦和清洁洗涤过程中容易褪色或日晒褪色，引起消费者反感，因此提高色牢度是扩大植物基染料应用范围的关键[2]。通过染色前的改性处理、染料提取工艺优化、选用不同媒染方法和媒染剂、固色后整理以及超声波技术辅助等方法，都可以达到提高色牢度的目的。

1 改性前处理

色牢度是评价染料染色性能优劣的重要指标。植物基染料多为有机物，其主要染色成分以化合物形式存在，分子量较大，染色时染料分子容易被吸附到纤维表面，难以向纤维内部扩散。一方面，在洗涤和穿着过程中，吸附在纤维表面的染料容易脱落，导致耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度较差；另一方面，一些染料受热和光照时容易被氧化分解，导致耐日晒色牢度比较差。一般情况下，植物基染料与纤维的结合是通过氢键和范德华力2种弱相互作用连接，而电荷作用、纤维表面改性和染料结构改性则可以构建强相互作用，提高染料和纤维之间的结合牢度。这些改性方法已经得到了证实和应用。在染色之前对纤维和染料进行处理，常用的纤维改性方法是阳离子改性或蛋白质改性。除了纤维改性，一些研究人员尝试对染料结构改性，同样实现了提高染色效果和改善色牢度的目的。

1.1 纤维改性

1.1.1 阳离子改性

棉纤维一般可通过阳离子改性(季铵盐、壳聚糖等)使纤维表面获得正电性，而植物基染料一般带有负离子，这样降低了纤维和染料之间的斥力，有利于上染。

棉纤维含有大量羟基，为阳离子改性提供了条件，改性后棉纤维带正电，与带负电荷的植物基染料相互吸引，通过电荷作用增加了植物基染料上染的可能性，增强了染料与纤维间的结合力，使色牢度得到提升。

王利娅等[3]用阳离子改性剂AS对纯棉织物进行改性，用栀子黄染色。改性后面料色牢度均有提高，耐日晒、耐水洗、耐摩擦色牢度都在4级以上。Manel等[4]采用阳离子改性剂改性棉织物，用红甘蓝染色，染色后织物得色深度和色牢度得到提高。

李珂等[5]用壳聚糖对棉织物改性，在直接染色时橘皮色素分子能与棉织物以结合力更强的离子键结合，改性后色牢度较改性前提高1～2级，达到3级以上，满足服用要求。Mansour等[6]用壳聚糖对棉织物进行改性，用玫瑰茄色素染色，结果表明，改性后染色K/S值是改性前的2.75倍，耐日晒色牢度从2级提高到6级，同时耐皂洗色牢度和耐干摩擦色牢度达到5级，耐湿摩擦色牢度达到4级。

试验及大生产证明，利用阳离子改性，可以有效提升植物基染料的上染百分率及耐水洗色牢度，但要对改性剂进行选择，某些改性剂如使用不当，不仅会引起色光的改变，而且会引起耐日晒色牢度的下降。

1.1.2 蛋白质改性

研究发现，一些植物基染料可直接上染蚕丝、羊毛等蛋白质纤维，植物基染料对蛋白质纤维的亲和力高于纤维素纤维。蛋白质改性正是因此而出现，常用于纤维素纤维上，使用蛋白质对纤维素纤维进行改性，纤维素纤维表面覆盖一层蛋白质，使纤维素纤维具备蛋白质纤维的性质，能够提高植物基染料染色的固色率和色牢度。

何杨等[7]用明胶蛋白处理棉织物，用茶多酚染色。茶多酚的酚羟基和明胶的极性基团(主要是肽基，还存在胍基、羟基、羧基等)发生氢键结合，有利于茶多酚的吸附，染色后织物耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度在3级以上。Pisitask等[8]用蛋白质处理棉织物，用楝树植物基染料染色。改性后棉织物表面氨基增多，楝树植物基染料富含单宁成分，通过染料和纤维间的库仑力作用以及稳定的单宁—蛋白质结构，使染色牢度得以提高。

1.2 染料改性

植物基染料分子结构多样，在水中溶解性不同，与纤维的结合力也各不相同，通过染料改性可以改变染料的分子结构，提高其在水中的溶解度及与纤维之间的亲和力，从而提高上染百分率和色牢度。这一方法适用于多种植物基染料，但在实际操作中比较困难，所以应用较少。李梦雅等[9]采用正丁醇反应对栀子黄进行化学改性，改性染料上染棉织物的耐酸、碱、汗渍色牢度，耐日晒色牢度和湿耐摩擦色牢度等均提高1级。周峰等[10]采用重氮盐偶合姜黄染料分子，产生新的共轭体系，引入新的电子基团，其耐日晒性能有了质的提升，耐日晒色牢度从2级提高至5级。同时重氮偶合增强了氢键和范德华力，织物的耐水洗色牢度有一定提高。丁思佳等[11]采用浓硫酸对植物靛蓝进行改性，结果表明，改性后的还原靛蓝具有可溶性，可上染羊毛纤维，且耐日晒色牢度可达4级，耐皂洗色牢度和湿耐摩擦色牢度均大于3级。

2 染料提取工艺优化

改性前处理主要作用于染色之前，且无论哪种改性都是以纤维素纤维为主，使用范围有限。而对染料提取工艺进行优化，则适用于所有染料和纤维，也是生产过程中经常用来提高色牢度的方法。众所周知，在染料提取过程中，各环节工艺参数的设置都会对最终的染色牢度产生一定的影响。在试验过程中，通过单因素试验、正交试验等科学的试验方法对工艺进行优化，得出最佳的工艺组合，可以用于提高所提取染料的质量，从而提高天然植物基染料色牢度。除此之外，超声波技术凭借其独特的空穴效应，在提取染料时起到了很好的辅助作用，也有助于提高天然植物基染料染色牢度。

一般来说，天然植物基染料的制备可分为色素的萃取和色素的精制2个部分。色素萃取过程是把植物原料中的大部分成分溶出，而色素的精制则是通过物理或化学方法把色素萃取液中含有对染色不利的化学成分予以去除。植物基染料质量的好坏直接决定了后续染色加工织物的色光、色相、饱和度、上染百分率及色牢度。为了得到理想的植物基染料，对被提取物的粉碎程度、提取温度、pH值、时间等工艺参数进行优化，在一定程度上提升了织物的K/S值及色牢度。

娄娅娅等[12]用单因素试验和正交试验优化了苎麻叶色素提取工艺。最佳提取工艺为氢氧化钠质量浓度12 g/L，料液比1∶50，在100 ℃下提取60 min。此工艺下染色织物耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度均达到3级以上。徐静等[13]利用60 mol/L乙醇为溶剂，料液比1∶10，60 ℃下提取135 min，提取的薄荷染料可直接上染丝织物，染色后丝织物的棉沾色牢度为4级，干耐摩擦色牢度为4～5级，湿耐摩擦色牢度为4级，达到国家优级品标准。Salem[14]优化了没药的水提取工艺，将干燥没药粉碎成细粉，混合在水中形成质量分数10%的溶液，在90 ℃下萃取90 min，对羊毛和蚕丝织物进行染色，染色后牢度为4～5级，且具有良好的抗菌活性。

超声波辅助提取是将植物基染料置于水中进行超声波提取的新方法，该方法包括超声波处理、冷却、过滤、浓缩、干燥等步骤，最终制成的染料颗粒小、染料渗透力强、色牢度好。段黎昊等[15]用超声波辅助提取藏药小檗皮染料对棉织物染色，结果表明直接染色和同媒染色色牢度相当，耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度都达到3级以上。王田[16]用超声波辅助提取的决明子染料上染蚕丝织物，染色后织物的干、湿耐摩擦色牢度分别为4级和3级，耐皂洗色牢度和耐日晒色牢度均为4级，达到商用染料的色牢度水平，同时赋予织物优良的紫外线防护性能。

对染料提取工艺进行优化，利用技术手段，从染料提取角度出发，提高染料提取率及纯度，有利于提高染色牢度。但不同的植物，所含染料性质不一，提取方法多样，影响因素较多，对提取染料的技术手段开发就显得尤为重要。

3 染色工艺优化

3.1 染色工艺优化

天然植物基染料的上染百分率与染色工艺密切相关。比如与时间相关联，但并不成正比，染料分子在较高温度时动能较大，有利于向纤维转移，但是温度过高也可能破坏染料结构使其失去染色能力，pH值为染色创造环境，影响金属离子和染料分子及纤维之间的结合。因此，对染色工艺优化，能够提高织物K/S值和色牢度。

祖倚丹等[17]以温度、时间、pH值为变量，设计了27组直接染色和27组预媒染染色试验方案，探究栾树叶色素对蚕丝面料的最优工艺，当温度100 ℃、时间60 min，pH值为5时，直接染色和媒染都具有优良的耐日晒色牢度，耐日晒色牢度为4～5级。徐静等[18]通过正交试验探究出洋葱皮染色蚕丝织物的最佳工艺为媒染剂质量浓度50 g/L，温度70 ℃，时间40 min，浴比1∶90。染色织物耐皂洗色牢度达到4级，耐干、湿摩擦色牢度分别达到5、4～5级，均可满足服用要求。Haji[19]用响应面法对小檗叶DC染色羊毛进行优化，得出提高染料用量和染浴温度可提高染料K/S值，提高染浴pH值和媒染剂用量则降低K/S值。最佳pH值、染料用量、染色温度和媒染剂用量分别为5、146%(owf)、76 ℃和3.8%(owf)。在最佳条件下染色的样品耐水洗、耐摩擦色牢度和耐光色牢度均在3～4级以上。

超声波辅助染色是利用超声波对染料的物理形态会产生一定的影响，染色过程中通过空穴效应引起一系列振荡、搅拌、分散、除气等动力学过程，促进染料分子和纤维的结合，提高染料的上染百分率，并显著增强了染色织物的可染性、染色深度和色牢度。马笑飞等[20]采用超声波辅助姜黄上染棉织物，能有效提高姜黄染料的染色深度，耐摩擦色牢度达到4～5级。吉婉丽[21]发现超声波不仅可以提高黄连染料在苎麻织物上的色牢度，而且织物皂洗后色泽变得鲜艳，耐摩擦色牢度提高0.5级，耐皂洗色牢度为4级。Guesmi等[22]利用天然染料梨果仙人掌黄素对改性腈纶织物进行超声波染色，结果表明超声波法表现出比传统方法更好的上染百分率、耐光性和耐洗性。

虽然优化的染色工艺能够提高色牢度，但是由于植物基染料的结构均不相同，每种染料的最佳工艺均具有独一性，这就给染整工作者带来困难，也影响到植物基染料染色的产业化推广与应用。

3.2 优选媒染方法

尽管可以通过对染色过程中的工艺参数进行优化来提高色牢度，但在生产过程中工艺没有统一的标准，对色牢度的提升也存在不可预测性，所以在生产中会选择媒染法，直接加入媒染剂来提高色牢度。市面上供应的植物基染料很多都属于媒染型染料。其染色原理与合成染料中的络合染料(媒介染料)染色原理相类似，采用媒染法提高色牢度是可行的。媒染方法一共有3种，媒染剂种类则较多，媒染方法和媒染剂组合可以产生多种染色方法，针对不同种类的染料和纤维特性，选择不同的媒染方法和媒染剂，是提高染色牢度的主要研究内容。

3.2.1 媒染方法

采用媒染染色要选取适当的媒染方法，媒染方法按照媒染剂上染纤维和染料上染纤维的时间先后分为预媒染、同媒染和后媒染3种。预媒染阶段纤维与媒染剂先结合，与染料后结合；同媒染阶段媒染剂和染料混合在一起，在同一浴中完成上染和络合；后媒染阶段纤维与染料先结合，与媒染剂后结合。由于结合顺序的不同，离子键、配位键、氢键等结合力的产生顺序不同，导致染色效果的差异，但不同媒染方法对色牢度的提升都有积极的作用。

3.2.2 预媒染

柯贵珍等[23]用紫苏对棉织物染色，结果发现，与常规染色的色牢度相比，铜盐预媒染对颜色有明显的增深作用，耐皂洗色牢度可达3～4级，较直接染色提高1级。姚国琦等[24]用海带色素上染桑蚕丝，发现预媒染色织物较好，比后媒染有更高的色深值，耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度都能达到4级。这可能是预媒染时媒染剂先与纤维结合构成稳定的结构，然后结合染料形成络合物固着在纤维上，得色量较高且色牢度提升明显。

3.2.3 同媒染

虞琳等[25]以天然葡萄籽提取物对蚕丝染色，以铜盐、铁盐、铝盐为媒染剂，各自采用预媒染、同媒染、后媒染进行试验，除了铁盐在后媒染时效果较好，其他媒染剂均在同媒染时达到最好效果，且耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度都达到4级以上。李志刚等[26]用紫甘蓝和板栗壳染料上染羊绒，结果表明采用同媒染可以减少二次处理对纤维可能带来的损伤。织物上染百分率在60%以上，耐皂洗色牢度和干耐摩擦色牢度均达到4级，符合羊绒织物的染色质量要求。

3.2.4 后媒染

罗亚雄等[27]用鱼腥草染色蚕丝织物，发现采用铁盐后媒染方法染色，染色织物颜色最深，耐日晒牢度最好，达到4级，耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度在3～4级以上。刘立军等[28]采用荞麦壳色素对羊毛织物进行染色，选用3种媒染剂和3种媒染方法，结果表明以铝盐为媒染剂的后媒染工艺染得织物的K/S值最大，得色最深，耐皂洗色牢度也在4级以上。

3.3 优选媒染剂

选定媒染方法后，媒染剂的选择也至关重要，在染色过程中，正是以媒染剂为媒介连接纤维和植物基染料共同形成稳定的配合物来提高色牢度。媒染剂可以增强耐摩擦、耐皂洗、耐日晒等染色牢度。一些重金属如铬盐会对人体和环境产生危害，所以在染色中使用的都是常规的非铬金属媒染剂，如铁盐、铜盐、铝盐等[29]。含铜、铬、铁、锰的媒染剂耐光色牢度较好，含锡媒染剂耐摩擦色牢度和耐汗渍色牢度较好。天然媒染剂中常用单宁酸，也可以从植物中提取精炼而成，这类环保型媒染剂是未来研究的重点。此外，稀土媒染剂在提高色牢度方面也有明显的效果。将多种媒染剂混合使用，在提高染色牢度方面，尤其是耐日晒色牢度方面作用明显。

3.3.1 金属媒染剂

金属媒染剂包含铜盐、铁盐、铝盐等，适用于各种植物基染料和纤维，其原理是以金属离子为中心形成配位化合物，使染料、金属离子和纤维间形成配位键结合，如棉织物用金属媒染剂处理后，由于金属媒染剂在棉纤维表面形成新的络合基团，用于吸附色素分子发生配位络合，不仅可以有效提升棉织物的染色深度，还可提高染色牢度。

胡艳丽[30]研究了铝盐、铁盐和铜盐改善槟榔色素上染棉/苎麻织物色牢度低的情况，在染液中产生氢键和“纤维素纤维—金属媒染剂—槟榔色素”配合物。用铁盐媒染时K/S值最大，耐摩擦、皂洗和日晒色牢度均在3～4级以上。黄旭等[31]以铁盐、锌盐和铝盐为媒染剂对蚕丝织物染色。采用铁盐媒染时，铁离子与蚕丝、染料之间形成稳固的络合结构，有助于染料在纤维上的附着，耐皂洗、耐干摩擦和耐日晒色牢度达到4～5级。刘瑾姝等[32]采用不同媒染剂用于秦皮染料染色羊毛过程，比较K/S值得出铜媒染效果最好。与直接染色相比色牢度均有提升，耐摩擦、耐皂洗色牢度都在4级以上。Yan 等[33]研究了铁盐和铝盐对槐花上染丝织物的影响，经媒染后织物上染率提高，染色牢度均达到4级，还丰富了染色织物的色相。Jia等[34]研究了铁盐、铝盐和铜盐对像树皮上染柞蚕丝植物的影响，媒染后织物色牢度明显提高，耐光色牢度达到4～5级，同时染色织物具有良好的抗紫外线性能和抗菌性能。

3.3.2 天然媒染剂

天然媒染剂主要以单宁酸为主，同样适用于各种染料和纤维，是一种环保型媒染剂，单宁酸的酚羟基能够使染料和纤维之间形成连接，提高二者结合力，其作用机制与金属媒染剂相似，以氢键和交联为主，其他从植物中提取的天然材料如姜黄素和桃金娘等同样可以起到提高色牢度的目的。

张静[35]在指甲花色素染色涤纶织物过程中发现，采用单宁酸为媒染剂有利于提高染色牢度和防紫外线性能，染色后耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度在4级以上，且防紫外线线能力有很大提升。贾艳梅[36]以单宁酸为媒染剂，用黄连染色桑蚕丝织物。分子中大量的—OH与蚕丝纤维和黄连染料通过多点氢键的方式结合。染色后织物耐摩擦牢度可达3级，且具有优异的抗紫外线性能。Adeel[37]在红花提取液染色蚕丝织物时，采用姜黄素和指甲花醌作为天然媒染剂，不仅染出了高色彩深度，而且与化学媒染剂相比，也有堪称优秀的色牢度性能，常规色牢度均在4级以上。Hosseinnezhad[38]在茜草和芦丁染色羊毛纱线过程中，采用桃金娘提取物作为媒染剂，纱线，媒染剂和染料分子之间形成有效连接，染料通过分子间氢键自缔合能力提高了色牢度，耐皂洗色牢度达到4～5级，耐日晒牢度中等，耐摩擦色牢度良好。

3.3.3 稀土媒染剂

与天然媒染剂相似，稀土元素也是环保型媒染剂，无毒、无害、纯天然，具有空轨道，可以形成络合物，在媒染过程中形成染料、稀土、织物三元或者多元络合物，同时稀土在染色过程中具有类似电解质的性质，起到促染作用，能提高染色深度和色牢度。

李珂等[39]在橘皮色素对棉织物染色时，以稀土氯化铈和氯化镧为媒染剂，染色织物的耐干、湿摩擦色牢度均为3～4级，耐水洗沾色色牢度为4级，褪色色牢度为3～4级。孟春丽等[40]在黄连染色蚕丝织物时，以氯化稀土为媒染剂，染色后蚕丝织物沾色、褪色和湿耐摩擦色牢度较直接染色织物高0.5级以上，干耐摩擦色牢度和棉沾色牢度均达5级。Zheng等[41]采用稀土化合物对苎麻织物进行预媒染和后媒染，结果显示与常用的金属媒染剂相比，可以大大减少天然染料的用量，显著提高耐洗、耐摩擦和耐日晒色牢度。

研究发现，采用稀土铈为主原料的氯化稀土混合物作为媒染剂，取得很好的染色效果和色牢度。

3.3.4 复配媒染剂

除了单独使用媒染剂，研究人员也尝试将媒染剂复配使用，复配媒染剂是指2种及2种以上不同媒染剂复配后进行媒染染色，根据媒染剂种类不同可以分为金属/金属复配媒染剂、金属/天然复配媒染剂、天然/天然复配媒染剂。

Rather[42]使用阿拉伯金合欢染色羊毛过程中，以铝盐、铁盐和氯盐为媒染剂，将二元和三元金属盐组合复配，颜色参数的统计分析证实金属盐在不同组合中具有协同作用。采用不同的金属盐组合对羊毛染色，可得到36种色牢度性能优良至极佳的色系。变色牢度在3～4级，耐光、耐摩擦和耐皂洗色牢度都在4级以上。Adeela[43]在使用阿君树皮染色羊毛过程中，采用9%(owf)的姜黄提取物和5%(owf)的铁盐复配作为前媒染剂，9%(owf)的姜黄提取物和8%(owf)的铁盐复配作为后媒染剂，可获得可接受的染色性能。Rather等[44]研究了鸭嘴花对羊毛纱线的染色，采用五倍子、阿拉伯树胶以及石榴皮两两复配进行媒染染色，织物色相丰富，染色牢度都在4～5级。

目前，金属媒染剂使用较多，对植物基染料的色牢度提升效果也比较显著，但是其中的一些含有铬、钴、铜等重金属离子，对消费者健康有害，对环境有污染。因此，寻找环保型天然媒染剂成为提高植物基染料色牢度的新趋势。

4 固色后整理

一般而言，经过媒染作用后植物基染料色牢度已经能够得到很好的提升，但在加工过程中，同一植物基染料使用不同的媒染剂，色光可能发生变化，而且变化可能比较大，因此，有的研究人员选择采用固色剂的方法来提高色牢度。根据我们的试验表明，利用固色剂来提高色牢度时所产生的色变很小，能被客户所认可。

固色主要用在后整理阶段，通过适当的固色剂增强纤维和染料之间的连接作用。交联型固色剂带有2个或2个以上的活性基团，在一定条件下起到染料和纤维的架桥连接作用，从而提高染料的固着率和染色色牢度。成膜型固色剂可以自身交联，形成网状大分子，在纤维表面形成一层透明薄膜，将染料牢固地包覆在纤维上，从而提高色牢度。

焦林等[45]在用决明子提取液染色亚麻织物过程中使用固色剂处理，固色剂在纤维和染料之间引入共价交联，明显的提高了染色织物的色牢度，耐摩擦和耐皂洗色牢度都达到4级以上。夏建明[46]利用天然龙胶、芦荟等30多种植物的榨出液进行提纯浓缩，制得天然固色剂ZF，用于棉织物染色。经测试，固色剂ZF不含甲醛、致癌芳香胺等有害物质，且通过在棉织物表面交联成膜，氢键分子间力作用能提高耐皂洗色牢度1～2级，提高耐摩擦色牢度0.5～1.0级。焦林等[47]在大黄染色天丝织物过程中，比较了固色剂和媒染剂的染色效果，结果表明经固色剂预处理的织物染深性和染色牢度明显改善。染色后的耐摩擦色牢度和沾色色牢度较高，变色色牢度有一定改善，超过了金属盐媒染效果。

5 组合使用

以上方法单独使用均可以提高色牢度，在生产过程中其顺序并不冲突，因此也可以组合使用。组合使用是在染色前后对染料提取及纤维染色不同阶段中采用相应提高色牢度的方法，使得最终染色工艺中应用2种及2种以上方法来提高色牢度。

陈镇等[48]采用细胞破壁技术提取艾叶色素，以铝盐为媒染剂，预媒染色法效果最佳，在优化工艺下，棉织物染色K/S值4.658，色差小，耐摩擦、耐皂洗色牢度及手感均在4级以上。张钰[49]以乙醇和纤维素酶为溶剂，采用超声波辅助提取板栗壳色素，优化后提取工艺为温度60 ℃，料液比1∶20，纤维素酶质量浓度10 g/L，时间120 min。对苎麻/棉织物进行阳离子改性，用铁盐后媒染染色K/S值最大4.725，且染色牢度均高于3～4级，织物具有较好的抑菌性和抗氧化性。洪浩月等[50]采用超声波辅助提取石榴皮染料，以铝盐预媒染染色，优化后的染色工艺为pH值5，浴比1∶50，温度80 ℃，时间70 min。染色后织物耐摩擦和耐皂洗色牢度都在4级以上，且对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有一定抑制效果。

6 技术应用与展望

6.1 天然植物基染料的大规模推广应用

植物基染料提取自植物的根、茎、叶等部位，提取率较低、价格高昂、且色牢度较好的色谱较少。因此，扩大植物基染料来源、提高色牢度、降低成本以及增加色谱是天然植物基染料能够大规模应用的重要研发方向。

同时，将天然植物基染料与蓝染、蜡染等非物质文化遗产相结合，探索其在现代化生产设备和技术条件上的应用，对非遗的传承保护和天然植物基染料的发展大有裨益。植物基染料对丝绸、羊毛等蛋白质纤维亲和力好，可直接染色，结合植物基染料抗菌防虫、防霉除臭等保健特性，可以开发功能性高端纺织品，建立植物染品牌，开拓市场。

6.2 天然植物基染料的技术创新发展

植物基染料的染色，依然存在不少问题，如化学改性剂、化学固色剂、非环保媒染剂、化学柔软剂等的使用，失去了染色纺织品的“植物性”“天然性”，急需开发“植物基、矿物基助剂”，配套应用于植物基染料的染色，实现真正的“植物性”“天然性”。加强开发天然环保媒染剂、加强媒染剂的复配研究，提升媒染剂对色牢度的改善效果。植物基染料生态特性显著，与环保型织物、天然媒染剂相结合，染色后面料不残留化学助剂，可以应用到纯生态纺织品的开发研究之中。

6.3 天然植物基染料推动产业发展

植物基染料推动的是一个可持续发展的全新产业链，能够实现种植、制造、穿着及服装废弃后降解全过程的有机化，有利于解决当前经济发展所面临的严重的资源和能源短缺以及环境污染问题，符合绿色、循环、可持续发展的国家战略。天然植物基染料的发展将带动产业链技术的创新发展，创造产品的高附加值，其不同于合成染料的差异化发展也将成为行业亮点，不但可以推动产业升级，为产业经济增长创造新的拐点，而且能够丰富染料种类，增添市场活力，为印染厂创造新的增长盈利点。浙江、江苏、山东以及云南等多家企业均将植物基染料的发展作为未来企业发展的重心，植物基染料在染整行业中的影响正日渐扩大。

7 结束语

天然植物基染料从重返人们视野，到现在备受人们推崇和消费者喜爱，随着市场的扩大，也会得到越来越广泛的应用。天然植物基染料来源于自然，具有安全环保的特点，抗菌保健等功能，且通过人工培育和基地种植的方法能不断再生，尽管天然植物基染料在产业化的进程依旧面临着一些问题，比如提取量较少、色牢度较低、价格相对较高、色谱不全等问题，但随着研究的深入和新技术的不断突破，必将带动天然植物基染料的蓬勃发展。