3.2 改變應用性能的局限性
天然染料對紡織纖維的親和力很小，導致染色牢度差的問題,即使采用多種媒染劑也仍難達到要求,尤其是日曬牢度和皂洗牢度。傳統的天然染料染色方法還存在著給色量低,染色時間過長等問題。另外,大部分天然染料在染色時都要使用媒染劑,傳統的媒染劑大多含重金屬離子,其中有許多被列入生態紡織品所禁用的名單。
為此,我國的染色工作者用稀土—檸檬酸絡合物作為天然染料的媒染劑對苧麻纖維進行了染色實驗。稀土離子可作為中心離子和作為配位體的染料離子絡合。此外,它還具有類似電解質的作用,有促染性。纖維素纖維經處理后其表面具有大小不等的孔穴,由此稀土離子可進入纖維的非結晶區甚至結晶區的邊緣,與染料分子及纖維素分子形成多元絡合,從而提高染色牢度。這一多元絡合體系的形成使染料能夠抗擊因溶液pH值波動而產生的色光變化。
4 天然染料研究的進展
4.1 天然染料的新來源
人們一般認為天然染料都來源于植物、動物和礦物,其中又以植物染料為主。但是,現在人們發現細菌、真菌、霉菌等微生物產生的色素也可作為天然染料的來源。
英國研究人員指出:掌狀革菌、粗毛纖孔菌等大型真菌都可以作為天然染料用于染色。日本蠶絲昆蟲農業技術研究所與蠶絲商社合作研究,發現了能產生青紫色色素的微生物,并將其用于染色。霉菌色素也可用于染色。我國的研究人員嘗試用紅曲米色素來染絲綢,獲得了美麗的深紅色。經測定，這些微生物都是非病原菌。因此，這種色素是安全的。
4.2 提取和處理天然染料的新方法
天然染料中大部分是植物染料，其色素分別存在于花、果、皮、莖、葉和根中，如何提取色素是天然染料應用時首先要解決的問題。大部分植物色素是可溶于水的，故對植物染料一般直接用水萃取。將植物的含色素部分粉碎后，在水中浸泡一定時間，再加熱煮沸20—30 分鐘，所得的溶液即為染液。但這樣制得的染液染料粒度大，影響染色牢度。
為提高色素萃取的效能，有研究人員用乙醇代替水為溶劑。將植物染料粉碎后，放人密閉容器中，倒入95%的乙醇，浸漬24 小時后，將溶液倒出，再用同樣的乙醇浸漬6 小時，重復兩次。最后將所有的溶液混合后，進行過濾，即可作為染液。這解決方法之一是利用生物工程的方法培育植物。現在利用生物工程的方法已人工培育了紫草、茜草等多種植物，由于生物培養的方法可使細胞生長速度大大加快,這樣使得天然染料的生產可以不依賴于自然界的植物,且產量大幅度提高。其次,開發天然染料等同體也極具價值。這種染料結構與某種天然染料完全一致,是一種等同體,同時又是化學合成生產,其純度高、性能穩定、原料豐富、不與糧食爭地、可以大規模進行生產,只要不含有重金屬等有害雜質,其安全性無問題,成本也比天然提種方法尤其適用于那些難溶于水的染料。
目前有研究表明用超聲波法對染液進行處理，可改善染色效果。其原理是:利用超聲波分散作用時的空化現象，使液體中的微氣泡周圍產生上千個大氣壓的壓力，使染料解聚，從而獲得微粒徑的染料，改善染色效果。
4.3 染色方法的進展
傳統的染色方法是將萃取后的染液直接應用于染色，但有些天然染料在水中的溶解度小，為了達到一定的染色深度，往往需要染幾次。試驗表明對這類染料采用加分散劑的方法，效果很好。用陰離子或非離子表面活性劑使染液中的染料顆粒得以分散，這樣染液可形成較穩定的分散體系，而且織物和染料接觸的機會也增多，上染速度也加快。染料的水溶性越小，加分散劑染色的效果就越明顯。
4.4 應用領域上的新進展
自合成染料問世以后,天然染料就逐漸退出織物染色領域,合成纖維出現時,天然染料已很少在織物染色上使用,所以天然染料的染色實踐只是對棉、麻、絲、毛等天然纖維染色。近年來,隨著人們對天然染料興趣的高漲,人們開始嘗試用天然染料染合成纖維。
4.4.1 用天然染料染聚酯纖維
茜草、紫草和大黃等天然染料的色素結構中都有蒽醌或萘醌,與分散染料的結構十分類似。它們的分子量很小,并具有疏水性。用這幾種染料對聚酯纖維進行染色試驗,熱力學研究表明這些天然染料對聚酯纖維有很高的親和力，染料吸附飽和值也很高,說明大量的染料被吸附在聚酯纖維上。其吸附等溫線符合分散染料染聚酯的Nernst等溫線,這表明這些天然染料上染聚酯的機理類似分散染料。
4.4.2 用天然染料染聚丙烯腈纖維
熱力學研究結果表明:天然染料黃檗中所含的小檗堿是可以用來染丙烯腈纖維。其染色機理符合ngmuir吸附等溫線。這表明帶正電荷的染料可以和帶負電荷的纖維形成離子鍵,使染料吸附在纖維上。
4.4.3 天然染料染腈綸
試驗表明，用Chavlikodi染料對腈綸織物染色,可得到黃棕色和暗橙色。氯化亞錫和明礬作為媒染劑時,上染率高。用硫酸銅時,耐光牢度很好。
5 前景展望
天然染料特適合應用于開發高附加值的綠色產品，用天然染料染色的織物，其發展前景非常看好。天然染料的優越性能在以下幾個方面表現尤為突出。
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