植物染色纺织品的染色性能及功能性研究

文/杜卫东 王新丽 单国华

植物染料是从天然植物中提取的带色天然有机化合物，具有来源于自然、生态相容性好、无毒、可降解、可循环再生、功能性等特点，其染色纺织品颜色自然，还具有一些功能性能，比如抗氧化、抗菌、抗紫外等，目前植物染料的应用研究已经成为当前的研究热点之一。

植物染料是从天然植物中提取的带色天然有机化合物，具有来源于自然、生态相容性好、无毒、可降解、可循环再生、功能性等特点，其染色纺织品颜色自然，还具有一些功能性能，比如抗氧化、抗菌、抗紫外等，目前植物染料的应用研究已经成为当前的研究热点之一。植物染料染色纺织品迎合了人们对绿色、环保、多功能性的追求，随着人们生活水平的提高，健康消费的需求也逐年增加，一些婴幼儿服装、内穿服装（内衣、家居服）、家纺用品（床单、被罩等床上用品），都出现了应用植物染料染色的产品。

本文主要介绍了植物染料在不同纺织品（纤维素纤维、蛋白质纤维、合成纤维织物）的染色应用，以及赋予织物功能性的应用（抗氧化、抗菌、抗紫外线），为植物染料新产品开发提供一些建议。

1 植物染料在纺织品上的应用情况

常见的植物染料染色应用范围有纤维素纤维织物、蛋白质纤维织物，近年来还扩展到合成纤维织物，染色应用范围不断扩大。

1.1 纤维素纤维织物的植物染色应用

纤维素纤维富含羟基，易带负电，植物染料结构中也含有羟基，也易带负电，染料与纤维间直接性较低，同时染料和纤维间主要依靠氢键、范德华力结合，如果采用直接染色方法，染色织物的K/S值及色牢度均较低。通过采用金属媒染色法，在染料、媒染剂及纤维间形成结合力较强的染料—金属—纤维配位键，改善染色织物K/S值及色牢度。

目前植物染色在纤维素纤维织物上的应用主要有：徐粤宇等研究的牛耳大黄叶对棉织物的染色，采用铝盐预媒染后，染色织物K/S值提高；刘倩倩等研究的花生衣对亚麻织物的染色，与直接染色相比，采用铁盐及铝盐预媒染后，染色织物K/S值提高57%，耐日晒及耐洗牢度从3～4级提高到4～5级，还通过对棉织物进行阳离子改性，使棉纤维带正电荷，提高直接性，改善染色织物K/S值及色牢度；徐铭等研究的壳聚糖改性棉织物应用石榴皮进行染色，与未改性棉织物相比，改性后织物耐皂洗和耐摩擦色牢度从3级提高到4～5级；张腾飞等研究的季铵盐2,3-环氧丙基三甲基氯化铵改性棉织物应用栀子黄染色，改性后染色织物K/S值提高5倍。

现有研究成果表明植物染料在纤维素纤维织物上的应用已有好的效果，固色性有了明显改善。

1.2 蛋白质纤维织物的植物染色应用

蛋白质纤维富含氨基，在酸性条件下带正电荷，植物染料带负电，纤维与染料间直接性较好，但染料与纤维间依靠氢键、范德华力以及离子偶极作用，结合力相对较弱，采用直接染色方法，染色织物的K/S值及色牢度均相对较低。通过采用金属媒染法，形成染料—金属—纤维配位键结合，改善染色织物K/S值及色牢度。

目前植物染色在蛋白质纤维织物上的应用主要有：曹红梅等研究的漆大姑对蚕丝织物染色，采用铁盐前媒媒染后，与直接染色相比，染色织物K/S值提高1.5倍，耐摩擦和耐皂洗牢度从2～3级提高到4～5级，耐日晒牢度从2级提高到3级；赵龙涛研究的五倍子对羊毛织物的染色，采用铁盐同媒媒染后，与直接染色相比，染色织物K/S值提高4倍；朱笑吉等研究的杉树叶对丝织物的染色，采用稀土进行后媒媒染后，与直接染色相比，染色织物K/S值提高2倍。

现有研究成果表明植物染料在蛋白质纤维织物上的应用已有好的效果，固色性有了明显改善。

1.3 合成纤维织物的植物染色

不同种类的合成纤维结构和性能不同，应用植物染料染色的方法也不同。其中锦纶是聚酰胺类纤维，分子中存在氨基，与羊毛纤维类似，与植物染料结合性较好，可采用直接染色工艺；腈纶是聚丙烯腈类纤维，分子中含有磺酸基阴离子，与植物染料直接性低，可采用对腈纶进行氨基改性，改善染料与纤维间直接性；涤纶是聚酯类纤维，分子中不含亲水性基团，一般采用高温染色工艺进行染色。

目前植物染色在合成纤维织物上的应用主要有：曹机良等研究的荆芥对锦纶织物染色，采用直接染色方法，染色织物耐摩擦、耐皂洗及耐日晒牢度均达到3级以上，王娜等研究的苏木对腈纶的染色，首先对腈纶进行三乙烯四胺改性，然后采用直接染色方法，染色织物具有优异的水洗牢度；唐秀琴等研究了茜草对涤纶的染色，研究采用铁盐同媒染色，染色在135°C条件下进行，染色织物耐摩擦和耐皂洗牢度可以达到3级，耐日晒牢度达到6级。

现有研究成果表明植物染料在合成纤维织物上的应用已有好的效果，固色性有了明显改善。

2 植物染料赋予纺织品功能性应用方面

植物染料吸引关注，不仅是因其具有染色性能，还因其能赋予染色纺织品保健及防护功能，目前植物染料在延缓皮肤衰老的抗氧化功能、抗菌功能、抗紫外功能等方面的研究效果已显现。

2.1 抗氧化功能

一些植物染料，如麻栎壳、漆大姑主要成分中含有多酚羟基结构，酚羟基与自由基（LOO·）发生结合，从而阻断LOO·在人体中自由基链式反应传递，实现抗氧化性能。

已有研究表明，麻栎壳染色丝织物对自由基（DPPH ·）的清除率可以达到95%，漆大姑染色丝织物对自由基（ABTS·）的清除率也达到95%以上。可见麻栎壳、漆大姑染色织物具有优异的抗氧化功能。

2.2 抗菌功能

纺织面料极易被微生物附着，从而被污染，危害人体健康。一些植物染料，如石榴皮、五倍子、漆大姑染色织物具有优异的抗菌性能。石榴皮、五倍子、漆大姑主要成分中，都含有酚羟基结构，酚羟基结构是植物染料具有抗菌性的主要原因，通过用具有酚羟基的植物染料染色织物可以实现抗菌、抑菌效果。已有研究表明，石榴皮染色羊毛织物、五倍子染色羊毛织物、漆大姑染色丝织物对金黄葡萄球菌和大肠杆菌抑菌率均可达到90%以上。可见具有酚羟基的植物染料染色织物可以实现抗菌、抑菌效果。

2.3 抗紫外功能

紫外线危害人体健康。一些植物染料，如杉树叶、艾叶、紫草染色织物都具有一定的抗紫外功能。杉树叶、艾叶、紫草染料主要成分中含有邻位醌羟基结构，这种结构可以形成分子内氢键，当受到紫外线辐照时，通过分子内氢键的断裂—闭合完成对紫外线的吸收，实现抗紫外功能。

已有研究表明，杉树叶染色丝织物UPF值从未染色织物的7.1提高到308.4，艾叶染色丝织物以及荆芥染色锦纶织物UPF值分别达到45和44，紫草染色棉织物UPF值从未染色织物的6.1提高到25.0。可见一些植物染料抗紫外效果明显。

3 应用植物染料的建议

植物染料染色织物不但具有好的色牢度，而且具有保健及防护功能，市场对植物染料染色织物的需求必然呈上升趋势，如何对植物染料染色织物进行开发应用也变得十分重要。由于不同植物染料的特点及功效各不相同，应加大对植物染料的研究，在应用植物染料开发纺织新产品时，应具有一定针对性。

（1）植物染料上染不同来源织物方法不同。纤维素纤维织物可应用金属预媒法或对织物先进行阳离子改性再染色的方法；蛋白质纤维织物可应用金属媒染方法；合成纤维织物可根据不同纤维的化学结构及特点进行工艺选取。其他纤维可根据纤维特性，选取合适的染色方法，达到预期的效果。

（2）含有特殊结构植物染料可赋予织物保健及防护功能。具有酚羟基结构植物染料，可实现染色织物的抗氧化及抗菌功能；具有邻羟基醌结构植物染料，可实现染色织物的抗紫外功能。在具体应用植物染料染色时，应根据市场需求选取可用的植物染料，达到要求的功能性效果。

（3）开发植物染料需要和产品质量安全相结合，植物染料染色织物符合当前绿色、环保的发展趋势，随着应用研究的不断深入，植物染料染色纺织品必将在市场中占有一席之地，如何确保规模化生产的质量安全实现绿色功能还需要在实践中不断探索。