五彩繽紛話染料

文/陳禮英

五彩繽紛話染料

文/陳禮英

大自然處處充滿了色彩：從雨后彩虹的絢麗多姿，到旭日初升的夢幻朦朧，從神州各地的青山綠水，到大江南北的奇花異草，無不展現了大自然的絢麗多彩。

人類在自然界的熏陶下，愛好色彩由來已久；在大自然的啟示下，學會了用天然的顏料來妝扮自己，創造了種類繁多的人工合成染料，為日常生活增添了更多賞心悅目的美學元素。

礦物顏料

從古老染料談起

人類對色彩的向往自古有之，古時候人工制造的顏色主要是用天然染料染色而成。其中，礦物顏料使用最早，例如用赤鐵礦的粉末把獸骨染成紅色，再穿成項鏈佩戴在身上；植物染料種類最多，應用范圍也最廣。礦物顏料著色是通過黏和劑使之黏附于織物的表面，遇水及日曬容易脫落。植物染料則不然，在染制時，色素分子經化學吸附作用與織物纖維親合，改變纖維的色彩，雖經日曬水洗，均不脫落或很少脫落。故稱之“染料”，而不叫“顏料”。因此利用植物染料，成了我國古代印染工藝的主流。

我們的祖先最初也許是在無意中發現，原野上的各色野花以及它們的綠葉，搓揉成漿后可以用來描繪，以后逐漸知道草木之根、莖、葉、皮經溫水浸漬后，都可提取染液。在漫長的實踐過程中，先人逐步掌握了植物染料的提取、運用技術。于是，人們的紡織品也由此開始五彩繽紛起來。

在《詩經?小雅?采綠》中有“終朝采綠”“終朝采藍”等詩句，描寫的是對染色原料的采集。據《天工開物》和《本草綱目》記載，到明代可用于染色的植物已擴大到幾十種，如槐米(未開的花蕾)可以染黃色。

藍色染料用天然的靛藍或菘藍。先榨取它們的汁液，加石灰和蜂窟拌勻放在甕里發酵，再把織物浸在其中染成藍色。

綠色一般用木犀科植物如咖啡果等在明礬幫助下染成。

紅色要借助茜草或胭脂蟲染成。用茜草是先壓出汁，再跟明礬作用，染到織物上；胭脂蟲是寄生的小蟲，壓碎后也用明礬助染。

黑色用五倍子浸泡其汁，再加上鐵鹽。一般是先將織物泡在五倍子汁中，再加綠礬，就成為黑色了。

古代染料中的紫色，極難得到，所以有名貴的“帝王紫”之稱，以致英語中“紫色”跟“帝王”是同一個詞。原來，古羅馬人和腓尼基人使用的“帝王紫”，是從地中海底的一種叫“惡鬼貝”的海螺中提取。在惡鬼貝的外套腔內壁有一條紫色的腺，內含高黏度的蛋白質和橙黃色物質。這一種黃色物質見到陽光后，會逐漸變成美麗的紫紅色。由于8000個海螺才可以得到1公斤的紫色染料，所以“帝王紫”十分名貴。

那時，帝王貴族們為了得到帝王紫染料，強迫腓尼基漁民冒著生命危險，出海采集惡鬼貝。為此，每年都有許多捕貝人葬身海底。帝王紫來得如此不易，難怪價值連城呢！

成千上萬海螺才提取幾克的帝王紫

我國在春秋戰國時期，人們就開始用紫草給衣服染色了。紫草為多年生草本植物，外表暗紫色，斷面紫紅色，是一種名貴的中草藥和染料。

由于紫草的提取率不高，加工幾百千克紫草才能得到幾克紫色染料，所以這種紫色染料也十分昂貴，用它做成的衣服只有王公貴族才能穿戴。那時的齊國，5匹素綢子只能換1匹紫綢子，有時甚至還不易換到，難怪會有“滿朝朱紫貴”的說法。

天然染料出奇妙

事實上，用植物染料給紡織品著色這種方法，在我國古代傳承了幾千年。

南宋洪邁的《夷堅志》中講述了一個故事，用現代語言把它譯出來是這樣說的：

一個染缸染出五顏六色

在京城的大街上有一染匠，推一輛裝有一個染缸的車在沿街吆喝：“染色哦，各種衣料、各種顏色一律不拒。”

市井之上有人指著他那“諸般染色”的幌子問：“各種顏色都可染嗎？”

染匠回答：“當然啦！諸般顏色皆可染著。”

有人問道：“可是你只有一個染缸啊？”

染匠說：“這你就別問了，染色之法在于技巧，不在缸多缸少。”

有人將信將疑地拿來一段白絹，讓染匠先染藍色。染匠接過來扔進那黑乎乎的染缸之中，一會兒取出，果然已經染成了藍色。另一人拿來一塊麻布說要染成黑色，染匠還是在那個黑染缸中把這塊布料染成了黑色！觀望人目瞪口呆，紛紛拿來各種棉麻絲綢，結果都從那個黑染缸中染出了所需的五顏六色。

這個故事表達了古代工匠們對繁瑣染色工藝革新的一種希望，盡管有可能使用某幾種植物染料針對不同的織物面料染出不同的顏色來，但所得顏色也是非常有限的，不可能想染什么顏色就染什么顏色，把黑色染液當成了百寶箱。同一染缸可染不同色，在現代染色工藝中稱為“同浴異色”，如20世紀80年代，非常流行的紅地金花、綠地金花、粉地白花、黃地白花等提花軟緞被面，以及后來流行很久的黑地紅花的“黑牡丹”花軟緞服裝面料，就是在同一染缸內、針對不同絲織原料一次性染出的兩種顏色。此種工藝很可能古代就已有之，宋人杜衍有詩為證：

芙蓉照水弄嬌斜，白白紅紅各一家，近日新花出新巧，一枝能著兩般花。

當時沒有化學合成染料，只有植物染料和礦物顏料，而植物染料的色牢度一般比礦物顏料要好，且原料易得，所以最常使用。大部分植物染料對棉麻（纖維素纖維）和蠶絲（蛋白質纖維）都有相似的染著親合力，也就是說，將絲和棉麻放在同一染浴中只能得到同一種顏色。而某些染料如紅花，則可能因為染色條件（促染介質，如酸、堿、鹽等）的不同，對纖維素和蛋白質有不同的親合力，從而染出不同的顏色來。

靛藍發明的故事

靛藍的英文名稱是Indigoblue，由此可見靛藍的原產地應該是印度。天然植物靛藍的歷史非常遙遠，從印度4000多年前出土的麻布上面就分析出了靛藍的成分。而我國應用靛藍的歷史也很長，3000年前戰國思想家荀子在《勸學篇》中就留下了一句醒世名言：“青，取之于藍，而青于藍”。他說的是從藍草中提煉出來的靛青色比藍草更深。青，是指靛青，即靛藍；藍是指藍草，是可以用于制做靛藍染料的數種植物的統稱，如菘藍、蓼藍、木藍等，這句名言是指靛青染料從藍草中提煉出來的，但顏色比藍草更深。后世一般把“青出于藍勝于藍”用來形容學生勝過老師，與長江后浪推前浪的意思相似。

從蓼藍草中提取靛藍印花布

植物的顏色一般都是綠色的，那是由于含有葉綠素的緣故，而靛青的顏色卻并不是葉綠素構成，而是由兩分子吲哚酚縮合成為的深藍色的靛藍分子。因此，“青（靛青）”的顏色自然要比“藍（藍草）的自然綠色要深得多。這就是青出于藍勝于藍的道理。

早在秦漢之前，人們尚不知道靛藍染料的還原染色機理，只是在菘藍收獲的季節，將藍草割下后切碎浸泡出色液之后，盡快將此染液用于染色，以利游離出的色素在布面上縮合生成不溶于水的靛藍染料，形成藍色。這個過程一般很短，時間稍長后，染液中的吲哚酚一旦全部縮合，就會變成藍色的沉淀而不再有利用價值。因此，當時在藍草收獲季節，染匠們是十分繁忙的，要連天續夜地加緊染色，否則染液就要報廢。

有一次，一個染坊的兩位染匠忙累了一天，還是沒有把要染的布染完，而池子里的染液卻眼看要全部變成藍色的泥漿了，兩人又氣又累，吃飯時多喝了幾杯，結果酩酊大醉，其中一人竟然趴在染池邊上嘔吐起來，吐完之后兩人就在池邊呼呼大睡。第二天，本打算接受老板懲罰的兩位師傅一看：染池上面浮著許多泡沫，用染棒一攪，昨天的藍泥不見了！兩人十分驚奇，連忙用一塊白布放進去浸泡，結果拿出來一看，不是原來的藍色而是黃褐色，正在失望之際，那黃褐色的布卻慢慢地變成了藍色！

嘿！這可是沒有料到的好事。有了這種辦法，再也用不著擔心藍草染液沉淀了，而且正可以利用它生成沉淀的原理來長期保存這種染料。由于是藍色染料生成的沉淀，因此這種染料被稱為“藍淀”。后來專門造了一個形聲字供它使用：靛。意思青色（藍）的沉淀。

當然，后來的染匠師傅們不可能總是往染池中嘔吐，那樣的話恐怕染出的布就不大好賣了。而是根據這個原理，在這種藍色沉淀中加入酒糟（其中含有多種還原作用的酵素），使不溶于水的靛藍泥還原成可溶性的靛白隱色酸，染在布上之后，經空氣氧化后再變回不溶性的藍色染料。現代染料化學工業中把這種類型的染料稱為氧化還原染料，簡稱還原染料，把上述染料的制作和還原染色過程用進程圖可表示為：

藍草→浸泡→菘藍→水解→吲哚酚→吲哚酮→縮合→藍淀→酒糟→氫化酵素→還原→吲哚酚→石灰（提供堿性）→靛白隱色鹽→靛藍。

時至今日，印染廠中仍然還在大量使用靛藍染料，當然，今天的靛藍并非植物靛藍而是化學合成靛藍。人工合成靛藍的歷史要追溯至1878年，德國化學家拜耳利用植物靛藍進行氧化，生成了靛紅，然后又利用靛紅氧化再轉化為靛藍。雖然這種通過自己來合成自己的方法肯定沒有實用價值，但是它卻揭示了天然靛藍的化學結構，為進一步人工合成靛藍打下了理論基礎。

1882年，拜耳設計出了第二條合成靛藍的線路，采用鄰硝基苯甲醛為基本原料，通過取代、還原、氧化合成出了真正意義上的合成靛藍。1890年，德國巴斯夫公司在世界上首家正式投產合成靛藍，但工藝線路不夠成熟，生產狀況不夠理想。1890年，瑞士化學家胡曼教授發明了新的合成靛藍方法，他采用的是鄰硝基苯甲酸為基本原料，在氯代乙酸的作用下發生取代反應，再經處理，最后經氧化生成靛藍。1897年巴斯夫放棄了拜耳法，改用胡曼的新法生產靛藍。1901年，德國的皮斐格將胡曼的另一種合成線路進行改進，采用苯胺為基本原料生產靛藍，此法被稱為胡曼-皮斐格法，簡稱HP法。此后雖然巴斯夫公司和瑞士的嘉基公司分別在1907和1914年研究出了新的合成線路，但是最終都因安全問題而告失敗。至今整整100多年過去了，HP法仍為全世界廣泛采用的合成靛藍主要方法。

合成染料“苯胺紫”

珀琴18歲時意外制得合成染料“苯胺紫”

“苯胺紫”是人類歷史上第一種人工合成的染料，在有機合成史上具有極其重要的意義。

19世紀40年代，非洲英屬殖民地瘧疾肆虐，每天都有很多人死去。為了戰勝這種可怕的疾病，許多科學家都致力于尋找治療瘧疾的良藥。

終于，科學家們發現從金雞納樹中提取的“奎寧”是治療瘧疾的特效藥物，然而由于金雞納樹主要分布在南美洲，所以能提取的奎寧非常有限，遠遠滿足不了治療瘧疾的需要。

在這種情況下，時任英國皇家化學院院長的霍夫曼果斷地說：“難道就不能用煤焦油中的化學物質來制造奎寧嗎？”說干就干，1856年，霍夫曼招了一個18歲的研究生珀琴當助手。珀琴對從煤焦油中提取奎寧的實驗充滿了信心，并夜以繼日地進行實驗。

珀琴在霍夫曼指導下，細心地做了許多實驗，可是，合成奎寧的實驗總是一次又一次地失敗。

一天，霍夫曼又安排珀琴用苯胺和重鉻酸鉀在硫酸幫助下，加熱一試。實驗進行到最后一步時，反應瓶里竟然出現了一種奇妙的紫色粉狀物質。珀琴既懊喪又感到十分奇怪，為了探究這種物質的性質，他隨手向容器中加了一點酒精，誰知這種紫色粉狀物質竟然變成了鮮艷的紫紅色。

珀琴心想，這種東西能有什么用呢？他信手從瓶子里取出了一丁點紫色物質放在了手上，不巧灑落到他穿的白色衣服上，純凈潔白的衣服一下多了幾塊紫色的斑。珀琴無暇顧及弄臟的衣服，卻敏銳地意識到，這種紫色物質或許可以用作染料。他把自己的一方白絲絹放進去，手絹立刻變成紫色，用水再也洗不掉。

此刻珀琴真是又驚又喜，心想合成奎寧不成功，卻意外地合成了世界上第一種紫色染料，從而敲開了色彩世界的大門。他把這種染料命名為苯胺紫，并在英國申請了生產苯胺紫的專利。后來，珀琴辭去了大學工作，專門從事染料生產。

自珀琴制成苯胺紫后，人工合成染料就進入到一個快速發展的新時期。從此，化學合成的染料堿性品紅、堿性品綠、堿性品紫等堿性染料相繼出現，這些都是以苯胺及其衍生物為原料進行生產的，所以被稱為苯胺染料。

五彩繽紛到來時

1884年，隨著聯苯胺的出現，德國化學家博蒂格爾合成了直接大紅4B（又稱剛果紅），因其可以直接用來染棉纖維，因此被稱為直接染料。

20世紀20年代以后，化學合成染料的生產規模進一步擴大，并出現了許多使用方便的染料類型。到了50年代，染料工業進入全新的發展階段，應用于滌綸和腈綸染色的新型染料先后產生。20世紀80年代，合成染料工業達到高峰，全世界染料年產量達到了80萬噸。

現代合成纖維工業和染料化學工業的飛速發展，使得在一個黑染缸內染出五顏六色的織物的幻想從理論上得以成立。

比如我們在一個染缸內放入適當比例的酸性紅3B，直接黃FR、分散藍二BLN等三種染料，紅黃藍三原色相混從外觀上看就是一壇黑水！但是我們如果在這壇黑水中同時放入真絲綢、棉布，滌綸布、錦綸布，會得到什么結果呢？真絲綢可以被酸性紅染著，得到玫瑰紅色（雖然蠶絲纖維對大多數直接染料都有親合力，但是直接黃FR由于含有多個水溶性的磺酸基，無法固著到蠶絲上去）；棉纖維只對直接染料有親合力，得到的是黃色；滌綸是疏水性合成纖維，除了分散染料之外，其他染料對它不起作用，所以得到的是藍色；錦綸則對各類染料都有一定的親合力，當然得到的是黑色了！如果我們在考慮到多種纖維的交織和提花，是可以得到比“五顏六色”還多的顏色。

當然，這都是從理論上來說的，是理想狀態下的設想。事實上如果真的這么去染色的話，由于或多或少的相互沾色，織物上得到的顏色是很不純正的，也就是色彩不夠鮮艷、而且由于不同染料所要求的工藝條件難以一一滿足，因此染色牢度也不大好。染色之所以不同于畫家配色，就在于同一種顏色可以有上百種不同的配方，而同一個染料在不同的條件下對不同的纖維可以染出不同的色彩。一個優秀的染色工程師要對上千種染料、幾十種纖維和幾十種染色設備的個性有所了解，并且從助劑和酸堿度等方面考慮合適的工藝條件，才能染出預期的色彩。

歷史的腳步前進著，歷經兩千多年的發展，現在的服裝染色技術在原有基礎之上得到了長足的發展。不但增加了天然染料的種類，而且使用了化學染料；不僅有人工染色，而且還有機器設備染色；使用新型的紡織服裝材料。

現在我們日常生活中，大街小巷，隨處都能看到五顏六色的服裝，而不像幾十年前那“白衣飄飄“的年代，到處都是白色衣服組成的世界。隨著科學技術的迅猛發展，使用了越來越多的服裝染料和顏料，也投入了更多的設備與技術。使得現代服裝的顏色更加豐富，滿足了現代人各種各樣不同的個性要求。

讓染料走向環保

在全球環境都不容樂觀的情況下，生產環保服裝是大勢所趨。所謂綠色環保服裝，是指在原料、生產、加工、使用、資源回收利用等全過程中，能起到消除污染或沒有污染，保護環境、維護生態平衡，對人體無害，有益于身體保健作用的服裝。

在環保服裝越來越引起人們的關注下，環保“綠色染料”的概念已經深入民心，甚至成為國際潮流。綠色染料必須在染色性能（包括色光和鮮艷度、上染率、固色率、提升率、勻染性、重現性等）、牢度性能、簡化應用工藝、降低能源、水耗、減少印染污水和價格等超過被禁用的染料及現用的非禁用染料的水平。總之，綠色染料的開發是染料發展歷史上的一個里程碑，不僅是應對“綠色壁壘”挑戰的需要，綠色染料的研究和開發將繼續不斷發展下去。

其中，最為人們關注的是綠色活性染料。活性染料是染料中發明較晚的一種，它好像一把強勁有力的“化學鉗”，遇上纖維的某些基團就狠狠咬住不放，和纖維緊密結合成一個整體，洗不掉，拆不散，是比較理想的染料。

綠色活性染料的研究和開發從以下三個方面作為重點。即：活性染料分子結構的發展、應用發展所需要的活性染料、更高牢度要求所需要的活性染料，分子結構的發展是后兩者發展的基礎。

隨著服裝面料和染料走向環保，越來越多的“綠色服裝”不僅可以時刻提醒人們關注世界環境問題，而且有助于人們松馳神經，清除疲勞，心情舒暢，因此，使用環保染料的“綠色服裝”將成為當代世界時裝發展的一種新趨勢和潮流。

環保活性染料經久耐用

環保活性染料臺板印花