使用天然染料赋予锦氨织物丰富色彩

丁亦 沈沉 谢怡 兰晶

摘 要：天然染料在锦氨织物上的应用对于实现其可持续生产具有重要意义。虽然植物染料自古以来一直被使用和研究，但很大程度上局限于染棉、毛、丝等天然纤维。然而将植物染料应用于锦氨织物，可以为其赋予独特的染色效果，同时保持天然环保的特性，提高纺织品的附加值。因此，本文使用了18种植物染料和2种胭脂虫红对锦氨织物进行染色，并借助铁媒染剂进一步拓展其色相，旨在获得丰富的植物染颜色，从而为现代纺织品的开发提供一些色彩参考。

关键词：植物染；锦氨织物；环保染色

Abstract： The application of natural dyes on polyamide fabrics is of great significance for sustainable production. Since ancient times， plant dyeing has been a process that can give fabrics elegant color and unique texture， however，the application of plant dyeing has mostly stayed in dyeing cotton， wool， silk and other natural fibers. If plant dyeing is used to dye polyamide fabrics， it can give it a unique dyeing effect and high added value of environmental-friendly. Therefore， this study will use 18 vegetable dyes and 2 kinds of carmine red to dye on polyamide/elastane blended fabrics （referred to as vegetable dyeing in this paper）， then use iron mordant to further expand the color hue. Finally， different colors were obtained， which can provide some color references for the development of modern textiles.

Keywords： Natural dye；polyamide；sustainable dyeing

科研項目：2023年度中国科协专项“科技赋能新疆棉纱综合指标体系及棉纺织品时尚应用流行趋势”项目资助（项目编号：2023ZLXDH228）。

在当今环保主题趋势下，植物染产品因其安全和环保特性而获得消费者和服装品牌的青睐。与合成染料相比，天然染料具有可再生、可生物降解、无毒、不过敏等特点。一些天然染料还具有抗氧化、抗菌、抗紫外线等药用功能。尽管植物染已经被广泛地应用于各种纺织品的染色，但其在锦纶等合成纤维上的应用还很少见。随着我国锦纶的产量提高，锦纶及其混纺织物也被普遍使用。将植物染应用于锦氨织物，不仅能提升其环保性，还能带来独特的颜色和肌理，从而提升纺织品附加值。

1 植物染工艺和锦氨织物的概述

1.1 植物染工艺概述

天然染料包括植物染料、动物染料和矿物染料，其中纺织品染色所使用的天然染料通常来源于植物或动物昆虫，而矿物染料如金、银、赭石、朱砂，常常用作珍贵颜料使用。

植物染工艺是一种利用植物染料对织物进行染色的工艺，利用自然界之花、草、树木、茎、叶、果实、种子、皮，根提取色素作为染料来进行染色。当然，由动物昆虫提取的染料，也可以使用植物染工艺对织物进行染色。植物染工艺还可以被细分为扎染、媒染、套染、敲拓染、发酵染等。不同的植物染料、工艺、织物搭配，可以染出千变万化的色彩。

1.2 锦纶及其染色工艺概述

锦纶，俗称尼龙，是由含有氨基和羧基的单体通过酰胺键（NH-CO）聚合而成的一种纤维材料。锦纶由于其耐用性、强度和柔韧性，在纺织行业中广泛应用于服装和家用纺织品。锦氨织物，即锦纶/氨纶混纺织物，则以其优异的弹性和耐磨性而闻名，被广泛用于制造休闲运动服和内衣。

在传统的锦纶染色方法中，通常采用合成染料进行染色，包括分散染料、酸性染料和活性染料。然而，这些染料在染色加工过程中会释放出有害化学物质，导致环境污染问题。相比之下，天然染料无毒且可生物降解，因此成为更环保的选择。

2 植物染在锦氨织物上的应用现状

2.1 色彩多样性受到阻碍

锦纶和蛋白质纤维（毛、丝等）的化学结构存在一定的相似性，它们的大分子链都由酰胺键连接而成，这使得它们都能够被酸性和活性染料染色，也为锦氨织物的植物染提供了可行性。然而，确实存在染色效果受限的问题，具体表现在以下两个方面：1）色深低。一些天然染料对聚酰胺纤维的亲和力较低，导致染色织物的着色深度低，且上染率也低。2）色牢度差。染料反应键的稳定性和染料在各种环境下的稳定性都可影响染色织物的色牢度。这可能导致纺织品颜色变化或褪色的质量问题。综上，染色效果不好，即色深低、色牢度弱，限制了植物染锦氨织物的颜色种类，不利于天然染料在锦氨织物上的广泛应用。

2.2 提升染色效果的方法

为了提高天然染色尼龙织物的染色效果，学者们应用了天然染料化学改性、纤维表面改性、染色工艺优化、添加媒染剂等技术。例如，天然染料的改性方面，有学者将从槟榔果中提取的表儿茶素合成3种偶氮化合物，以提高对涤纶和锦纶的染色亲和性[1]。纤维表面改性分为酶处理和辐射处理，例如，胃蛋白酶和胰蛋白酶被用于聚酰胺纤维的处理过程，以提高染色效果[2]。等离子体和辐射，包括超声波辐射、微波辐射、紫外线辐射或伽马辐射，都曾被用于处理锦纶，从而改善使用天然染料对其的染色效果[3]。然而，这些处理虽然提高了染色效果，却不适合应用于工业化生产。因此，尝试不同的植物染料和媒染剂的搭配，寻找合适的染料来源，仍然是进行植物染研究中，拓展色相的一个重要方向。

2.3 利用媒染剂拓展色相

媒染剂，是一种用于促进上染过程的助剂，不仅可以为纺织品提供不同的色调，还能改善其色牢度。最常用的媒染剂是明矾、铁、铜、锡和铬等金属媒染剂。对于拓展色相来说，使用媒染剂是一种最常见、最便捷的手段。其工艺从顺序上，媒染工艺可分为预媒染、共媒染或后媒染。不同的媒染方式将带来不同的颜色变化效果。其中铁以后媒的方式可以增加大多数植物染料的色深，适合于上染深色。例如，没食子上染灰黑色，就是先使用没食子染料在织物上染浅黄色，再施加铁媒染剂（亚铁盐，铁盐皆可）得到灰黑色。

如今，越来越多的研究正在寻找天然媒染剂来取代金属媒染剂，因为天然媒染剂通常从自然资源中提取，比金属媒染剂更加安全环保。例如，将金合欢、石榴、指甲花、姜黄用作媒染剂，并使用肉桂作为染料染羊毛，可大大提高染色织物的各项色牢度[4]。

本文将使用铁作为媒染剂，用后媒染的方式，改变染色织物的色相，从而获得一系列的植物染锦氨织物。

3 染色步骤和实践

3.1 材料

使用的天然染料来源有：茜草、苏木、鸡血藤、刚藤根、水性胭脂虫红、油性胭脂虫红、石榴皮、虎杖、黄檗、荷叶、艾叶、槐米、槐花、栀子黄、桑叶、薄荷、紫花地丁、莲子壳、没食子、靛蓝（浓缩液）。展示了六种使用的植物染料（图1）。

使用的锦氨织物成分为72%锦纶/28%氨纶。

染色使用的化学试剂有：氯化亚铁（媒染剂）、亚硫酸钠（还原剂）、标准皂片等。

3.2 染料提取方法

可购买天然染料或者使用干燥的植物来制备染液。（1）提取物法：将购买的植物提取物溶解在热水中，用于染色。（2）水淬取法：将干燥的植物碾碎，在水中煮沸，并进行过滤，以获得染色溶液。该过程通过三轮水萃取完成，并将最终混合溶液用于染色过程。

3.3 媒染及染色方法

除了靛蓝以外，前文提到的所有染料都采用直接染色方式。因此，表1详细展示了除了靛蓝之外的所有染料的染色过程，而表2则描述了靛蓝的染色过程。根据多篇相关研究指出，聚酰胺更适合高温（约100oC）染色。因此，在本次實验中，除了靛蓝外，所有染料的染色温度均设置为100oC。

如表1所示，我们将从工序3和工序5中获得两个样品。工序3的染色织物被部分裁剪以制作样品，而剩余的织物将被用于进一步的媒染工序，以扩展色相。媒染剂选用质量分数为1.5%的氯化亚铁。

3.4 颜色色值表征

使用COLORDATA 800仪器，通过记录在360—700nm波长范围内的百分比反射率值的变化来测量色值。通过四次测量检查重复性，并记录ICE L、a、b、K/S值。

3.5 色牢度测定方法

根据ISO105-B02：2014，使用氙灯照射24小时测试日晒色牢度。根据ISO105-C06：2010（试验条件：A1S）使用多纤维布作为贴衬织物，进行了洗涤色牢度试验（图2）。

4 染色结果

染色后的织物，经过测色配色仪，将颜色扫描为电子图像，并获得色值参数（表3）。

从表中的染色结果可以看出，植物染锦氨织物并非都很困难，只是色牢度参差不齐，因此可商业化的颜色不多。在我国，服装面料的日晒色牢度一般需要达到3—4级，皂洗、汗渍色牢度需要达到3级。本次实验中，鸡血藤、刚藤根、水性胭脂虫红、石榴皮、紫花地丁和莲子壳等可提供合格的日晒和皂洗色牢度，适用于染锦氨材质的内衣、瑜伽服、休闲服等。采用刚藤根、石榴皮、靛蓝分别为红黄蓝三种颜色染料，设计并制作出了一套锦氨面料的瑜伽服（图3）。

5 结语

我们在提升色牢度同时，也应该了解到中国古人用色非常沉稳协调，主要是古代传统面料用的是矿植物天然染料，有一种与自然非常和谐的感觉。其中，即便是对比色，其和谐主因在于褪色。纺织品褪色是传统服装岁月年华的反映，也是服装全生命周期的体现。本研究通过使用天然染料在锦氨织物上进行染色，得到了一系列丰富的颜色，包括绿色系和棕色系等少见的植物染颜色。其中，鸡血藤、刚藤根、水性胭脂虫红、石榴皮、紫花地丁和莲子壳可以提供不错的日晒和皂洗色牢度，在满足当下人们期许有化纤面料的色牢度的同时，又有天然材料自然的亲和力，具有一定的商业应用价值，同时即便有所褪色也是一种传统审美的再现。

6 参考文献

[1]BAP，PSM，VRA.Dyeing of Polyester and Nylon with Semisynthetic Azo Dye by Chemical Modification of Natural Source Areca Nut.[J].Natural products and bioprospecting，2018，8（1）：23-29.

[2]王学川，王沛懿，强涛涛等.锦纶的酶法改性研究进展[J].印染，2011，37（22）：50-53.

[3]Yue T，Qianqian L，Yu Z，et al.Obtaining colored patterns on polyamide fabric with laser pretreatment and pomegranate peel dyeing[J].Textile Research Journal，2022，92（11-12）：2080-2089.

[4]WaseemUl A，FazalUr R，Shahid A， et al.Environmental friendly extraction of walnut bark-based juglone natural colorant for dyeing studies of wool fabric[J].Environmental science and pollution research international，2021，28（36）：49958-49966.