植物染色紡織品的染色性能及功能性研究

文/杜衛東 王新麗 單國華

植物染料是從天然植物中提取的帶色天然有機化合物，具有來源于自然、生態相容性好、無毒、可降解、可循環再生、功能性等特點，其染色紡織品顏色自然，還具有一些功能性能，比如抗氧化、抗菌、抗紫外等，目前植物染料的應用研究已經成為當前的研究熱點之一。

植物染料是從天然植物中提取的帶色天然有機化合物，具有來源于自然、生態相容性好、無毒、可降解、可循環再生、功能性等特點，其染色紡織品顏色自然，還具有一些功能性能，比如抗氧化、抗菌、抗紫外等，目前植物染料的應用研究已經成為當前的研究熱點之一。植物染料染色紡織品迎合了人們對綠色、環保、多功能性的追求，隨著人們生活水平的提高，健康消費的需求也逐年增加，一些嬰幼兒服裝、內穿服裝（內衣、家居服）、家紡用品（床單、被罩等床上用品），都出現了應用植物染料染色的產品。

本文主要介紹了植物染料在不同紡織品（纖維素纖維、蛋白質纖維、合成纖維織物）的染色應用，以及賦予織物功能性的應用（抗氧化、抗菌、抗紫外線），為植物染料新產品開發提供一些建議。

1 植物染料在紡織品上的應用情況

常見的植物染料染色應用范圍有纖維素纖維織物、蛋白質纖維織物，近年來還擴展到合成纖維織物，染色應用范圍不斷擴大。

1.1 纖維素纖維織物的植物染色應用

纖維素纖維富含羥基，易帶負電，植物染料結構中也含有羥基，也易帶負電，染料與纖維間直接性較低，同時染料和纖維間主要依靠氫鍵、范德華力結合，如果采用直接染色方法，染色織物的K/S值及色牢度均較低。通過采用金屬媒染色法，在染料、媒染劑及纖維間形成結合力較強的染料—金屬—纖維配位鍵，改善染色織物K/S值及色牢度。

目前植物染色在纖維素纖維織物上的應用主要有：徐粵宇等研究的牛耳大黃葉對棉織物的染色，采用鋁鹽預媒染后，染色織物K/S值提高；劉倩倩等研究的花生衣對亞麻織物的染色，與直接染色相比，采用鐵鹽及鋁鹽預媒染后，染色織物K/S值提高57%，耐日曬及耐洗牢度從3～4級提高到4～5級，還通過對棉織物進行陽離子改性，使棉纖維帶正電荷，提高直接性，改善染色織物K/S值及色牢度；徐銘等研究的殼聚糖改性棉織物應用石榴皮進行染色，與未改性棉織物相比，改性后織物耐皂洗和耐摩擦色牢度從3級提高到4～5級；張騰飛等研究的季銨鹽2,3-環氧丙基三甲基氯化銨改性棉織物應用梔子黃染色，改性后染色織物K/S值提高5倍。

現有研究成果表明植物染料在纖維素纖維織物上的應用已有好的效果，固色性有了明顯改善。

1.2 蛋白質纖維織物的植物染色應用

蛋白質纖維富含氨基，在酸性條件下帶正電荷，植物染料帶負電，纖維與染料間直接性較好，但染料與纖維間依靠氫鍵、范德華力以及離子偶極作用，結合力相對較弱，采用直接染色方法，染色織物的K/S值及色牢度均相對較低。通過采用金屬媒染法，形成染料—金屬—纖維配位鍵結合，改善染色織物K/S值及色牢度。

目前植物染色在蛋白質纖維織物上的應用主要有：曹紅梅等研究的漆大姑對蠶絲織物染色，采用鐵鹽前媒媒染后，與直接染色相比，染色織物K/S值提高1.5倍，耐摩擦和耐皂洗牢度從2～3級提高到4～5級，耐日曬牢度從2級提高到3級；趙龍濤研究的五倍子對羊毛織物的染色，采用鐵鹽同媒媒染后，與直接染色相比，染色織物K/S值提高4倍；朱笑吉等研究的杉樹葉對絲織物的染色，采用稀土進行后媒媒染后，與直接染色相比，染色織物K/S值提高2倍。

現有研究成果表明植物染料在蛋白質纖維織物上的應用已有好的效果，固色性有了明顯改善。

1.3 合成纖維織物的植物染色

不同種類的合成纖維結構和性能不同，應用植物染料染色的方法也不同。其中錦綸是聚酰胺類纖維，分子中存在氨基，與羊毛纖維類似，與植物染料結合性較好，可采用直接染色工藝；腈綸是聚丙烯腈類纖維，分子中含有磺酸基陰離子，與植物染料直接性低，可采用對腈綸進行氨基改性，改善染料與纖維間直接性；滌綸是聚酯類纖維，分子中不含親水性基團，一般采用高溫染色工藝進行染色。

目前植物染色在合成纖維織物上的應用主要有：曹機良等研究的荊芥對錦綸織物染色，采用直接染色方法，染色織物耐摩擦、耐皂洗及耐日曬牢度均達到3級以上，王娜等研究的蘇木對腈綸的染色，首先對腈綸進行三乙烯四胺改性，然后采用直接染色方法，染色織物具有優異的水洗牢度；唐秀琴等研究了茜草對滌綸的染色，研究采用鐵鹽同媒染色，染色在135°C條件下進行，染色織物耐摩擦和耐皂洗牢度可以達到3級，耐日曬牢度達到6級。

現有研究成果表明植物染料在合成纖維織物上的應用已有好的效果，固色性有了明顯改善。

2 植物染料賦予紡織品功能性應用方面

植物染料吸引關注，不僅是因其具有染色性能，還因其能賦予染色紡織品保健及防護功能，目前植物染料在延緩皮膚衰老的抗氧化功能、抗菌功能、抗紫外功能等方面的研究效果已顯現。

2.1 抗氧化功能

一些植物染料，如麻櫟殼、漆大姑主要成分中含有多酚羥基結構，酚羥基與自由基（LOO·）發生結合，從而阻斷LOO·在人體中自由基鏈式反應傳遞，實現抗氧化性能。

已有研究表明，麻櫟殼染色絲織物對自由基（DPPH ·）的清除率可以達到95%，漆大姑染色絲織物對自由基（ABTS·）的清除率也達到95%以上。可見麻櫟殼、漆大姑染色織物具有優異的抗氧化功能。

2.2 抗菌功能

紡織面料極易被微生物附著，從而被污染，危害人體健康。一些植物染料，如石榴皮、五倍子、漆大姑染色織物具有優異的抗菌性能。石榴皮、五倍子、漆大姑主要成分中，都含有酚羥基結構，酚羥基結構是植物染料具有抗菌性的主要原因，通過用具有酚羥基的植物染料染色織物可以實現抗菌、抑菌效果。已有研究表明，石榴皮染色羊毛織物、五倍子染色羊毛織物、漆大姑染色絲織物對金黃葡萄球菌和大腸桿菌抑菌率均可達到90%以上。可見具有酚羥基的植物染料染色織物可以實現抗菌、抑菌效果。

2.3 抗紫外功能

紫外線危害人體健康。一些植物染料，如杉樹葉、艾葉、紫草染色織物都具有一定的抗紫外功能。杉樹葉、艾葉、紫草染料主要成分中含有鄰位醌羥基結構，這種結構可以形成分子內氫鍵，當受到紫外線輻照時，通過分子內氫鍵的斷裂—閉合完成對紫外線的吸收，實現抗紫外功能。

已有研究表明，杉樹葉染色絲織物UPF值從未染色織物的7.1提高到308.4，艾葉染色絲織物以及荊芥染色錦綸織物UPF值分別達到45和44，紫草染色棉織物UPF值從未染色織物的6.1提高到25.0。可見一些植物染料抗紫外效果明顯。

3 應用植物染料的建議

植物染料染色織物不但具有好的色牢度，而且具有保健及防護功能，市場對植物染料染色織物的需求必然呈上升趨勢，如何對植物染料染色織物進行開發應用也變得十分重要。由于不同植物染料的特點及功效各不相同，應加大對植物染料的研究，在應用植物染料開發紡織新產品時，應具有一定針對性。

（1）植物染料上染不同來源織物方法不同。纖維素纖維織物可應用金屬預媒法或對織物先進行陽離子改性再染色的方法；蛋白質纖維織物可應用金屬媒染方法；合成纖維織物可根據不同纖維的化學結構及特點進行工藝選取。其他纖維可根據纖維特性，選取合適的染色方法，達到預期的效果。

（2）含有特殊結構植物染料可賦予織物保健及防護功能。具有酚羥基結構植物染料，可實現染色織物的抗氧化及抗菌功能；具有鄰羥基醌結構植物染料，可實現染色織物的抗紫外功能。在具體應用植物染料染色時，應根據市場需求選取可用的植物染料，達到要求的功能性效果。

（3）開發植物染料需要和產品質量安全相結合，植物染料染色織物符合當前綠色、環保的發展趨勢，隨著應用研究的不斷深入，植物染料染色紡織品必將在市場中占有一席之地，如何確保規模化生產的質量安全實現綠色功能還需要在實踐中不斷探索。