對于棉、毛等天然纖維織物來說，都是親水性的纖維，而能夠熱轉移印花的分散染料是疏水性的，兩者難以結合。雖然天然纖維也有無定形區，但分散染料和天然纖維間的親和力很弱，在高溫時無定形區也沒有類似于滌綸纖維的這種現象發生，所以很難通過同樣的方法利用分散染料在天然纖維織物上著色。為了使熱轉移印花能夠應用于天然纖維織物上，很多企業、高校和研究所都在進行這方面的研究。總的來說，有這樣幾種主要的方法。
1.對天然纖維織物進行預處理
要實現熱轉移印花，可通過對天然纖維進行化學改性，使其對分散染料有較好的親和力，并使分散染料在熱壓時可以上染天然纖維。預處理的方法很多，主要有：
①將纖維變性，使之具備接受分散染料的能力。對這類處理方法的研究報導也較多。如用乙酰化、苯酰化等進行預處理，使纖維大分子上接入疏水性基團，降低天然纖維的親水性；或在纖維分子上進行酯化、醚化，封閉纖維的極性基團。通過殼聚糖、戊二醛和多元羧酸并復配聚乙二醇和聚乙烯乳液對粘膠纖維織物進行改性預處理，通過封閉粘膠纖維的羥基，降低纖維的親水性，增加其對分散染料的親和力，再經熱轉移印花，獲得了良好的轉移印花效果。
②用樹脂進行預處理。樹脂相當于起到了架橋劑的作用，架橋劑的一端能夠與纖維結合，另一端能夠與分散染料結合，即在分散染料和天然纖維之間架起一座橋梁，由此實現天然纖維織物的熱轉移印花。如利用三聚氰胺、甲醛和聚乙二醇共同作用處理棉織物能得到較好的染料轉移率和水洗牢度，但織物手感偏硬，且存在游離甲醛的問題。也有報道將織物預處理與熱轉移印花同步進行的，將1，6-己二醇、聚乙二醇等作為助色劑與含有分散染料的色墨按一定百分比混合制成新的色墨，將其作用到轉移印花紙上，再通過熱轉移將分散染料和助色劑一起轉印到毛織物上并固著，可獲得較好的顏色清晰度和色牢度。
2.研究新的可與天然纖維結合的有色物質
合成纖維依靠無定形區的變化接受分散染料，除了采用人為的方法在天然纖維上接受分散染料的手段外，研究新型的有色體也是一個發展方向。當然這種有色體必須符合以下條件：
①能夠在150~200％之間升華成氣體；
②能夠與天然纖維產生吸引和固著；
③具有較好的染色牢度，主要是在濕處理方面。有研究員在C.I.分散紅60的基礎上，通過改變助色基團，合成了新型蒽醌型分散染料，研究結果表明用此種新染料進行熱轉移印花后，轉印效果基本令人滿意，皂洗牢度得到較大提高。也有研究者通過實驗室研究，用常規的轉移印花方法將一種非分散染料的有色體轉移到棉布上，并具有較堅固的水洗牢度，但目前存在的問題是尚沒有形成系統的色譜品種。
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