植物染色紡織品的染色性能及功能性研究

文/杜衛(wèi)東 王新麗 單國(guó)華

植物染料是從天然植物中提取的帶色天然有機(jī)化合物，具有來源于自然、生態(tài)相容性好、無毒、可降解、可循環(huán)再生、功能性等特點(diǎn)，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(yīng)用研究已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。

植物染料是從天然植物中提取的帶色天然有機(jī)化合物，具有來源于自然、生態(tài)相容性好、無毒、可降解、可循環(huán)再生、功能性等特點(diǎn)，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(yīng)用研究已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。植物染料染色紡織品迎合了人們對(duì)綠色、環(huán)保、多功能性的追求，隨著人們生活水平的提高，健康消費(fèi)的需求也逐年增加，一些嬰幼兒服裝、內(nèi)穿服裝（內(nèi)衣、家居服）、家紡用品（床單、被罩等床上用品），都出現(xiàn)了應(yīng)用植物染料染色的產(chǎn)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(zhì)纖維、合成纖維織物）的染色應(yīng)用，以及賦予織物功能性的應(yīng)用（抗氧化、抗菌、抗紫外線），為植物染料新產(chǎn)品開發(fā)提供一些建議。

1 植物染料在紡織品上的應(yīng)用情況

常見的植物染料染色應(yīng)用范圍有纖維素纖維織物、蛋白質(zhì)纖維織物，近年來還擴(kuò)展到合成纖維織物，染色應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

1.1 纖維素纖維織物的植物染色應(yīng)用

纖維素纖維富含羥基，易帶負(fù)電，植物染料結(jié)構(gòu)中也含有羥基，也易帶負(fù)電，染料與纖維間直接性較低，同時(shí)染料和纖維間主要依靠氫鍵、范德華力結(jié)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(jié)合力較強(qiáng)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(yīng)用主要有：徐粵宇等研究的牛耳大黃葉對(duì)棉織物的染色，采用鋁鹽預(yù)媒染后，染色織物K/S值提高；劉倩倩等研究的花生衣對(duì)亞麻織物的染色，與直接染色相比，采用鐵鹽及鋁鹽預(yù)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(jí)提高到4～5級(jí)，還通過對(duì)棉織物進(jìn)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(yīng)用石榴皮進(jìn)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(jí)提高到4～5級(jí)；張騰飛等研究的季銨鹽2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨改性棉織物應(yīng)用梔子黃染色，改性后染色織物K/S值提高5倍。

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

1.2 蛋白質(zhì)纖維織物的植物染色應(yīng)用

蛋白質(zhì)纖維富含氨基，在酸性條件下帶正電荷，植物染料帶負(fù)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(jié)合力相對(duì)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(duì)較低。通過采用金屬媒染法，形成染料—金屬—纖維配位鍵結(jié)合，改善染色織物K/S值及色牢度。

目前植物染色在蛋白質(zhì)纖維織物上的應(yīng)用主要有：曹紅梅等研究的漆大姑對(duì)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(jí)提高到4～5級(jí)，耐日曬牢度從2級(jí)提高到3級(jí)；趙龍濤研究的五倍子對(duì)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(duì)絲織物的染色，采用稀土進(jìn)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(xiàn)有研究成果表明植物染料在蛋白質(zhì)纖維織物上的應(yīng)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(jié)構(gòu)和性能不同，應(yīng)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(jié)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(duì)腈綸進(jìn)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(tuán)，一般采用高溫染色工藝進(jìn)行染色。

目前植物染色在合成纖維織物上的應(yīng)用主要有：曹機(jī)良等研究的荊芥對(duì)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(dá)到3級(jí)以上，王娜等研究的蘇木對(duì)腈綸的染色，首先對(duì)腈綸進(jìn)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(yōu)異的水洗牢度；唐秀琴等研究了茜草對(duì)滌綸的染色，研究采用鐵鹽同媒染色，染色在135°C條件下進(jìn)行，染色織物耐摩擦和耐皂洗牢度可以達(dá)到3級(jí)，耐日曬牢度達(dá)到6級(jí)。

現(xiàn)有研究成果表明植物染料在合成纖維織物上的應(yīng)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(yīng)用方面

植物染料吸引關(guān)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(hù)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(xiàn)。

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(jié)構(gòu)，酚羥基與自由基（LOO·）發(fā)生結(jié)合，從而阻斷LOO·在人體中自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)傳遞，實(shí)現(xiàn)抗氧化性能。

已有研究表明，麻櫟殼染色絲織物對(duì)自由基（DPPH ·）的清除率可以達(dá)到95%，漆大姑染色絲織物對(duì)自由基（ABTS·）的清除率也達(dá)到95%以上。可見麻櫟殼、漆大姑染色織物具有優(yōu)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(yōu)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(jié)構(gòu)，酚羥基結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)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(duì)金黃葡萄球菌和大腸桿菌抑菌率均可達(dá)到90%以上。可見具有酚羥基的植物染料染色織物可以實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以形成分子內(nèi)氫鍵，當(dāng)受到紫外線輻照時(shí)，通過分子內(nèi)氫鍵的斷裂—閉合完成對(duì)紫外線的吸收，實(shí)現(xiàn)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(dá)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(yīng)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(hù)功能，市場(chǎng)對(duì)植物染料染色織物的需求必然呈上升趨勢(shì)，如何對(duì)植物染料染色織物進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用也變得十分重要。由于不同植物染料的特點(diǎn)及功效各不相同，應(yīng)加大對(duì)植物染料的研究，在應(yīng)用植物染料開發(fā)紡織新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)具有一定針對(duì)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(yīng)用金屬預(yù)媒法或?qū)椢锵冗M(jìn)行陽離子改性再染色的方法；蛋白質(zhì)纖維織物可應(yīng)用金屬媒染方法；合成纖維織物可根據(jù)不同纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)進(jìn)行工藝選取。其他纖維可根據(jù)纖維特性，選取合適的染色方法，達(dá)到預(yù)期的效果。

（2）含有特殊結(jié)構(gòu)植物染料可賦予織物保健及防護(hù)功能。具有酚羥基結(jié)構(gòu)植物染料，可實(shí)現(xiàn)染色織物的抗氧化及抗菌功能；具有鄰羥基醌結(jié)構(gòu)植物染料，可實(shí)現(xiàn)染色織物的抗紫外功能。在具體應(yīng)用植物染料染色時(shí)，應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求選取可用的植物染料，達(dá)到要求的功能性效果。

（3）開發(fā)植物染料需要和產(chǎn)品質(zhì)量安全相結(jié)合，植物染料染色織物符合當(dāng)前綠色、環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)，隨著應(yīng)用研究的不斷深入，植物染料染色紡織品必將在市場(chǎng)中占有一席之地，如何確保規(guī)模化生產(chǎn)的質(zhì)量安全實(shí)現(xiàn)綠色功能還需要在實(shí)踐中不斷探索。