葉清珠

(三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕紡工業(yè)系，福建三明 365000)

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天然植物染料在紡織面料中的染色性能及抗菌性能應(yīng)用

葉清珠

(三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕紡工業(yè)系，福建三明 365000)

天然植物染料以其綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)重新成為了紡織行業(yè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)和研究方向。對(duì)天然植物染料進(jìn)行了分類，論述了天然植物染料在我國(guó)的應(yīng)用歷史，并重點(diǎn)介紹了天然植物染料在紡織面料中的染色性能和抗菌性能方面的研究成果，展望了醫(yī)療保健功能型紡織產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

天然植物染料 紡織面料 染色 抗菌 醫(yī)療保健

《紡織工業(yè)科技進(jìn)步發(fā)展綱要》提出：環(huán)保型染料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是發(fā)展紡織印染新型工藝技術(shù)的當(dāng)務(wù)之急，直接影響企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和效益，已成為阻礙印染業(yè)發(fā)展的瓶頸[1]?，F(xiàn)在紡織印染企業(yè)使用的染料基本上都是化學(xué)染料，化學(xué)染料于1846年誕生于英國(guó)，憑借著色牢度好、印染快速的優(yōu)勢(shì)[2]，在傳入中國(guó)后很快就取代了已經(jīng)延用了幾千年的天然植物染料。但是隨著化學(xué)染料污染環(huán)境、影響健康等問(wèn)題的逐步顯現(xiàn)，天然植物染料以其特有的綠色環(huán)保性能，重新成為了業(yè)內(nèi)相關(guān)人士和企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)及研究方向[3]。天然植物染色是一項(xiàng)古老的紡織品染色工藝，所用染料來(lái)源于植物的根、莖、葉、花、果實(shí)等，其色素一般可自然降解，因此具有無(wú)毒害、無(wú)污染的特點(diǎn)，避免了很多化學(xué)染料帶來(lái)的危害，具有良好的環(huán)境兼容性。而且很多天然植物染料由于其自身即為中藥草，具有抗菌、消炎、醫(yī)療保健等功效[4-5]。在今天回歸自然的社會(huì)主題中，利用天然植物染料開(kāi)發(fā)健康環(huán)保產(chǎn)品迎合了紡織印染產(chǎn)品向生態(tài)、環(huán)保、健康、舒適以及功能性發(fā)展的趨勢(shì)。

1 天然植物染料的種類

常用的天然植物染料目前有300多種[6]，其分類方式根據(jù)現(xiàn)有的資料記載，常用的有按化學(xué)結(jié)構(gòu)分、按顏色分、按染色工藝應(yīng)用方式分等[2][6-10]。

天然植物染料按化學(xué)成分來(lái)分，有靛類、蒽醌類、類黃酮類、苯并吡喃類、二酮類、類胡蘿卜素類等等。靛類染料是使用較早較廣泛的一種染料，上染后色牢度好，顏色亮麗鮮明，如菘藍(lán)、蓼藍(lán)和馬藍(lán)等；蒽醌類具有良好的耐曬色牢度和水洗色牢度，代表性染料如茜草、大黃、紫草等；類黃酮類具有良好的抗氧化性能，如紅花、槐花等；苯并吡喃類的染料常用的有蘇木，蘇木也是歷史上最主要的絲綢、羊毛和棉用天然染料；二酮類的代表性染料有姜黃等，姜黃用沸水煮泡可直接對(duì)各類天然纖維染色，且具有抗皮膚真菌、抗病毒的作用；類胡蘿卜素類染料耐熱穩(wěn)定性較好，如梔子、藏紅花等。

按顏色分，也就是染后所呈現(xiàn)的色系來(lái)分，常用天然植物染料可分為紅色系、黃色系、藍(lán)色系、黑色系、綠色系、紫色系、棕色系等。常見(jiàn)的紅色系染料有茜草、紅花、紫草等；黃色系有槐花、梔子、藎草、地黃、姜黃、柘黃等；藍(lán)色系典型的代表是藍(lán)靛草、菘藍(lán)等；黑色系有皂角、櫟實(shí)、冬青葉、烏桕葉、鼠尾葉等；綠色系有鼠李、鈴蘭、大蕁麻等；紫色系染料有紫草等；棕色系有茶葉、艾草、薯莨等。

按染色工藝應(yīng)用方式分，可分為直接型、媒染型、還原型、陽(yáng)離子型、酸性類、分散類等。直接型有石榴、姜黃、梔子、槐花等；媒染型有紫草、蘇木、茜草等；還原型有藍(lán)靛草、菘藍(lán)、蓼藍(lán)等；陽(yáng)離子型有黃柏、黃蓮等；酸性類有藏紅花等；分散類有指甲花等。

2 天然植物染料在紡織面料中的染色應(yīng)用歷史

我國(guó)采用天然植物染料對(duì)紡織面料進(jìn)行染色的歷史淵遠(yuǎn)，最早可追溯至新石器時(shí)代[7]，當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)紫草可將織物染色成紫，茜草可將織物染色成紅，并懂得運(yùn)用溫水浸漬來(lái)提取植物染料。在以后的歷朝歷代中，植物染料的提取與染色技術(shù)都在不斷的創(chuàng)新與突破。周代，皂斗被用作黑色染料，藎草作為黃色系植物染料，常用于染絲、毛等高檔織物[8]。同時(shí)，在周代，出現(xiàn)了專門(mén)從事染色的染匠，設(shè)有“染人”、“掌染草”的官吏。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，出現(xiàn)了套染、媒染技術(shù)，染色色彩相當(dāng)豐富，同時(shí)出現(xiàn)了專門(mén)從事染料貿(mào)易的大商人[11]。此時(shí)期山東等地多用紫草根輔以椿木灰、明礬媒染獲得紫紅色，第一位霸主齊桓公就喜歡穿紫袍。秦漢時(shí)期出現(xiàn)了專門(mén)以種植染草為業(yè)的人。藍(lán)靛草是我國(guó)天然植物染色技術(shù)應(yīng)用最具代表性的植物染料，至今我國(guó)西南少數(shù)民族地區(qū)還在使用。藍(lán)靛草應(yīng)用技術(shù)在秦漢之前主要以揉搓、浸泡的方式直接上染，并輔以草木灰助染，使靛藍(lán)沉積固著在織物纖維上[12]。明代宋應(yīng)星編著的我國(guó)第一部科技類書(shū)籍——《天工開(kāi)物》對(duì)藍(lán)靛草的制靛方法也作了記載[13]：將藍(lán)靛草的葉和莖用水浸七日，其汁每石下石灰五升，再攪拌幾十下，沉淀后便可得靛泥。靛泥可曬干成靛青，方便儲(chǔ)存、運(yùn)輸和買賣?！短旃ら_(kāi)物》在“彰施第三”中的“諸色質(zhì)料”內(nèi)容中對(duì)染色植物的名稱、染色技術(shù)及所得色彩也均有記載[13]。唐代，所應(yīng)用的天然染料有30多種[14]，紡織品顏色艷麗多彩、色譜豐富，譬如柘黃，染出的絲織物在月光下呈赭黃色，在燭光下呈現(xiàn)赭紅色，鮮艷亮麗，所以自隋唐以來(lái)便成為皇帝的服色。到了明代，用于織物染色的植物品種又有了許多，如發(fā)現(xiàn)鼠李在棉織物、絲織物上染可得綠色[8]。清代的染色技術(shù)不僅注重染料的選擇，還非常重視水色，不同水質(zhì)的地域形成了不同的染色體系[7]。

我國(guó)嶺南地區(qū)利用天然植物薯莨染色生產(chǎn)的“香云紗”絲織品已有一百多年歷史[15]，其加工方式為將真絲白綢布用薯莨汁液浸泡染色，再涂抹珠江三角洲富含鐵質(zhì)的河泥，經(jīng)太陽(yáng)晾曬，向陽(yáng)的一面形成帶有光澤的黑色，背陽(yáng)面為紅棕色[16]。現(xiàn)在深圳有些企業(yè)也用棉麻代替真絲制成莨綢面料，應(yīng)用于高檔女裝中[17]。其他地區(qū)也有一些企業(yè)利用天然植物染料開(kāi)發(fā)出綠色、天然、環(huán)保的毛紗、毛線以及成人、兒童成衣[18]。我國(guó)西南部的云南、貴州等地，也保留著很多傳統(tǒng)的天然植物印染工藝，一般通過(guò)手工扎染、蠟染、夾染、手繪等方式運(yùn)用到民族服飾中?？梢哉f(shuō)，目前天然植物染料在高檔紡織制品領(lǐng)域中已經(jīng)擁有了一定的市場(chǎng)。

3 天然植物染料在紡織面料中的染色性能研究

傳統(tǒng)的植物染紡織面料最普遍的問(wèn)題就是色牢度不夠理想，根據(jù)現(xiàn)有的研究[19-20]，其原因一方面是植物染料不穩(wěn)定的發(fā)色基團(tuán)降低了其耐洗和耐光色牢度，另一方面，植物染料的色素來(lái)自于不同的植株，且隨著環(huán)境、地理、季節(jié)的不同，也影響了其對(duì)染色后織物色牢度的穩(wěn)定性以及顏色的重現(xiàn)性。

為了解和提高天然植物染的色牢度及其他染色性能，相關(guān)人員從色素的提取工藝、染色的工藝條件等方面做了各種研究與試驗(yàn)，成果也頗多。

浙江工程學(xué)院的周寶成等[21]通過(guò)正交試驗(yàn)得出從天然姜黃中提取姜黃色素的最佳工藝為：姜黃濃度100 g/L，溫度100 ℃，堿的用量10 g/L。用天然姜黃染液染羊毛織物的最佳溫度為90 ℃，pH 值3.5，可染出深濃亮麗的黃色，且后媒染法比預(yù)媒染法獲得的顏色更鮮艷。對(duì)于色牢度，除了采用鐵鹽染的汗?jié)n褪色牢度稍差外，直接染色和其它媒染的各項(xiàng)色牢度指標(biāo)均滿足紡織品基本技術(shù)安全要求[22]，實(shí)用價(jià)值較高。

南通大學(xué)的陳美云等[23]則對(duì)艾草進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)使用氫氧化鈉水溶液比直接用水更容易提取艾草色素，能使真絲綢染色更深濃，且色牢度較好，媒染對(duì)色牢度的提高效果不明顯。艾草天然染料的提取最佳工藝為：氫氧化鈉0.3 mol/L，溫度100℃，提取時(shí)間為50 min，染料與溶液比為1∶35。艾草染液對(duì)真絲綢直接染色的最佳工藝條件為：pH值5.0，溫度90℃，染色時(shí)間60 min，硫酸鈉50 g/L，浴比50∶1。

大連民族學(xué)院的孫天竹等[24]對(duì)蘇木色素染羊毛織物進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)用不同的金屬離子媒染，得到的顏色差別很大，進(jìn)而通過(guò)媒染劑的變化、組合可獲得豐富的色相。蘇木色素染羊毛織物的最佳工藝為：先在pH值4.5、溫度50℃中預(yù)媒染30min，然后在pH值為4～5、溫度70℃左右繼續(xù)染40～50min。

蘇州大學(xué)的程萬(wàn)里[25]則對(duì)天然蘇木染真絲綢進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)堿的使用能提高蘇木色素的溶解度，大大增加色素的萃取析出量。蘇木色素提取的最佳工藝為：蘇木用量8g/100mL，NaOH濃度20g/L，溫度80℃，時(shí)間30min。鋁預(yù)媒染的最佳工藝條件為溫度80℃、時(shí)間30min、鋁鹽3%；鐵預(yù)媒染的最佳工藝條件為溫度60℃、時(shí)間45min、鐵鹽7 %。且發(fā)現(xiàn)在不同pH值條件下染色，試樣的色光變化較大。采用鋁和鐵媒染的蘇木染色樣品都具有良好的耐洗色牢度和耐摩擦色牢度，但耐堿色牢度較差。

以上這些研究都為天然植物染料的染色性能和染色工藝提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)與借鑒。

4 天然植物染料在紡織面料中的抗菌性能、醫(yī)療保健性能應(yīng)用

可用于做染料的天然植物大多都為藥用植物，如《神農(nóng)本草經(jīng)》[26]對(duì)常用的染料藍(lán)草、茜草等都有記載其藥理屬性：藍(lán)草可解各種毒，茜草主寒濕，風(fēng)痹等。《本草綱目》[27]中記載紫草可治嬰童疹痘、癰疽便閉、惡蟲(chóng)咬傷等；大黃可治腰腳風(fēng)痛、損傷瘀血、腫毒初起、癰腫熱痛等；姜黃可治胎寒腹痛、瘡癬初發(fā)等?！睹t(yī)別錄》也記載紫草可治小兒瘡癰及面部皺紋[28]。用植物染料染成的織物一般都能保持一定的植物藥理屬性，能抑制或殺死留在服裝織物上的病毒與細(xì)菌，提供人體與服裝之間健康良好的空間內(nèi)環(huán)境。同時(shí)植物染色織物在與人體肌膚接觸中，植物染料存留于面料上的物質(zhì)也會(huì)慢慢被人體所吸收，達(dá)到對(duì)人體的保健作用[29]。因此，利用天然植物染料加工出的紡織品很多都具有抗菌消炎、活血化淤、防蟲(chóng)、護(hù)膚等功效[30]，為保健功能性紡織品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供了研究方向。

目前對(duì)天然植物染色紡織品的醫(yī)療保健性能研究也頗豐，尤其是抗菌性能，如：大連輕工業(yè)學(xué)院、大連醫(yī)科大學(xué)的林明霞、石敏等[31]對(duì)應(yīng)用姜黃染料進(jìn)行染色的織物進(jìn)行了抗菌性能的測(cè)試，得出姜黃染色織物對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌率達(dá)到94.47%，對(duì)大腸桿菌的抗菌率也達(dá)到了68 .96%。因此，姜黃可以在染色的同時(shí)賦予織物抗菌性，是一種綠色保健型染料。

同樣是大連輕工業(yè)學(xué)院的全紹華等[32]對(duì)姜黃、大黃、黃連及黃芩的抗菌性能都進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明：應(yīng)用這些染料染成的織物對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、肺炎桿菌、綠膿桿菌均有一定的抗菌性，且不影響織物手感與服用性能，安全環(huán)保。

遼寧省何忠琴[33]編譯的植物染料抗菌活性檢測(cè)的資料中展示了應(yīng)用黃柏染色而成的電力紡不僅能抑制活菌繁殖，還能殺死細(xì)菌，并且顯示染色濃度越高，活菌數(shù)就越少。但使用醋酸鋁和木醋酸鐵進(jìn)行媒染的黃柏染色織物則會(huì)降低抗菌性，而采用醋酸銅媒染的抗菌性則不會(huì)降低。

大連工業(yè)大學(xué)的殷雪[34]對(duì)紫甘薯、姜黃及石榴皮三種植物染料的抗菌性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：紫甘薯色素上染的羊毛織物對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌率則高達(dá)98%，對(duì)大腸桿菌的抗菌率也達(dá)到了82%，但將紫甘薯與石榴皮復(fù)配后染得的織物對(duì)大腸桿菌的抑菌率可以提高至95.6%，也發(fā)現(xiàn)紫甘薯與石榴皮的復(fù)配賦予織物的抗菌率優(yōu)于紫甘薯與姜黃的復(fù)配。

東華大學(xué)的沙香玉[35]對(duì)植物染料提取的染液進(jìn)行了抗菌力篩選，并對(duì)染色后的毛織物的抗菌性能進(jìn)行了探討。武漢科技學(xué)院的柯貴珍等[4-5]也對(duì)應(yīng)用藥用植物染色后的織物具有的抗微生物活性和抗紫外線功能進(jìn)行了綜述。

目前市場(chǎng)上也出售保健型紡織產(chǎn)品，如藥枕、藥物文胸、藥物鞋墊等。也有企業(yè)采用薄荷、啤酒花、茶樹(shù)莖、肉桂香料等中草藥、植物香料的提取物，經(jīng)高技術(shù)處理加工制成天然植物染料對(duì)紡織品染色，開(kāi)發(fā)具有抗菌、防臭、防霉、防病的保健型產(chǎn)品[36]。

5 展望

現(xiàn)代人承受著越來(lái)越多飲食安全、環(huán)境污染、睡眠不足等問(wèn)題的困擾，極易引發(fā)各種各樣的亞健康問(wèn)題，尤其是皮膚和心血管類的問(wèn)題。而服裝素有“人體第二層肌膚”之說(shuō)，如果能利用天然植物染料的藥理屬性來(lái)開(kāi)發(fā)具有醫(yī)療保健功能的紡織服裝產(chǎn)品，不僅能解決化學(xué)染料帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，而且通過(guò)這種便捷的日常穿戴方式來(lái)改善人們的健康問(wèn)題，將會(huì)使人們的生活更加從容?？勺鳛槿玖系奶烊恢参铿F(xiàn)在也有采用人工種植的方式來(lái)解決取材受地域、季節(jié)限制的問(wèn)題，如云南大理周城等地區(qū)已人工大量種植藍(lán)草，且隨著天然植物染料應(yīng)用技術(shù)的不斷完善、提升，在今天越來(lái)越崇尚自然、舒適、健康的生活理念下，利用天然植物染料開(kāi)發(fā)抗菌、護(hù)膚、活絡(luò)筋骨血脈等紡織產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

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2017-02-20

2015年福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目(科技類)——應(yīng)用天然植物抗菌染料開(kāi)發(fā)保健型服裝產(chǎn)品(JA15863)

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1008-5580(2017)02-0197-04

作者：葉清珠(1979- )，女，碩士，副教授，研究方向：服裝設(shè)計(jì)與工程。