天然染料

  染料的应用具有悠久的历史，古代采用天然物质作染料。人类在很久以前就开始使用天然染料, 这是人类文明的标志。随着近代化学工业的发展, 出现了大量合成染料。合成染料以其丰富多彩的色泽及优良的染色牢度而得到广泛使用,化学染料促进了纺织业的发展, 但它在印染过程中排放的废水, 对环境造成严重污染, 而且一些染料中间体是有毒的、致癌的。 由于环境问题愈来愈被人类关注, 在全球性的绿色革命浪潮的影响下, 天然染料又开始被世人所重视。因此, 研究和开发天然染料染色技术已成为客观需要。

  天然染料是指从植物、动物或矿产资源中获得的、很少或没有经过化学加工的染料。天然染料根据来源可分为植物染料、动物染料和矿物染料。 植物染料有茜草、紫草、苏木、靛蓝、红花、石榴、黄栀子、茶等； 动物染料有虫(紫)胶、胭脂红虫等； 矿物染料有各种无机金属盐和金属氧化物

一. 背景　

  公元前3000年中国已有染织物的技术。约公元前25世纪印度用茜草和蓝草染色。与此同时，埃及和美索不达米亚人已掌握媒染技术，用植物染料染成黄、红、绿等色。在远古时期，就有价值昂贵的著名泰尔紫，可能由克里特人首先制出，后来腓尼基人掌握了其制作技术，从海螺中提取的泰尔紫，牢度较好。从公元前20世纪开始中国曾利用多种矿物和植物，染出黄、红、蓝、绿、紫、黑色。黄色使用石黄、荩草、地黄、黄栌；红色使用赭石、朱砂、茜草；蓝色使用石青、靛草；绿色作用空青、荩草；紫色使用紫草；黑色使用皂斗等。

1. 中国

  中国新疆哈密出土文物，在公元1260——960年前已有平纹和斜纹织造的色彩格子布、刺绣，可见当时已有染色。新石器时代人们已经懂得应用雄黄、朱砂、黄丹等矿物颜料在织物上着色，同时也选用从植物中提取的染料。经过长期的应用与改良，逐步掌握各类植物染料的提取、染色等工艺技术、为原始纺织品增加色彩。 公元前1000至前771年（距今约3000年）的周朝已经设有掌管染色的“染人”职官，也称之为“染草之官”，负责染色事务，实行纺织专业分工制度。可见在2500年前的东周时期，中国已掌握了使用植物染料，在纺织品上染色的工艺技术。长沙马王堆西汉古墓出土的绚丽多彩的印花丝织品，说明了中国在二千年前，已懂得应用印花技术。这印染图案花样的花布，典雅古朴，色彩绚丽，令人赞叹不已。在秦朝，设有“染色司”。自汉至隋，各代都设有“司染署”。

  公元1634年，明朝宋应星著的《天工开物》是世界上第一部有关农业和手工业生产的百科全书。在此书中对植物染料的提取、制备和应用技术有详尽的描述但是中国古代无论是染料的提取还是染色加工都属于作坊式的手工业生产。

  533~544年，中国贾思勰所著的《齐民要术》卷五中，详细记载了多种植物染料的提炼方法如“杀红花法”、“造靛法”等，所制成的染料可较长期使用。中国染料和染成的织物通过丝绸之路运往欧洲。 唐代用多种彩色颜料绘制的墓室壁画 西汉印花敷彩纱（长沙马王堆一号墓出土） 湖南博物馆藏。

  1972年，中国湖南长沙马王堆古墓中出土的西汉纺织品，色彩仍很清晰，利用近代分析技术，确证朱红色为硫化汞，银灰色为硫化铅，粉白色为绢云母，蓝色为靛蓝。由此可见当时的染料应用技术水平。

2. 国外

  公元前715年，在古罗马已形成了羊毛的染 色工艺。      

  公元前331年，在波斯首都苏萨的皇室宝库中，发现了已经有190年历史的古老的紫色长袍。  

  公元2世纪和3世纪，在罗马人的坟墓中发现了用茜草和靛蓝染色的织物。

  由于制取工艺比较复杂，有些天然染料价格十分昂贵，其身价曾经超过黄金珠宝。例如：在公元400年左右，罗马人喜欢帝王紫，由于原料稀缺，一磅用贝紫螺染过的布，其价值约相当于现在的2万美元；

  公元18世纪，英国染坊得到一个合同，专门使用胭脂虫红为白金汉宫守卫的外套染色，这个合同的有效期一直持续到20世纪。  

  有些天然染料染出的颜色被赋予高贵身份的象征，在公元4世纪晚期，拜占庭的皇帝狄奥多西一世曾发布了一道法令，除了皇室之外任何人禁止使用帝王紫，否则会被处死。

二. 应用现状 

  目前，天然染料的用量仅l万吨，占合成染料使用总量的1%。天然染料可从植物、动物、矿物中获得，部分也可通过生物技术获得。 天然染料的传统制备方法有水萃取、蒸馏、柱层析等，这些传统制备方法的缺点是获得的染料粒径大、色牢度不好。

  当前，多数天然染料存在染色牢度差的问题，即使采用多种媒染剂也仍难达到要求，尤其是日晒牢度和皂洗牢度。传统天然染料染色方法还存在着给色量低，染色时间过长等问题;并且大部分天然染料在染色时都要使用媒染剂，而传统的媒染剂大多含重金属离子，这与天然染料的绿色环保是相背离的。

  除此之外，天然染料大多来源于动植物，这使得它难以进行标准化生产。即使是同一种植物，由于产地不同、气候条件不同、土壤不同及采集时间不同都会影响色素的组成及色泽，而这必然会导致染料的染色重复性差。

  再者，由于天然染料在植物中的含量极少，要想获得大量的天然染料，就一定会造成生态环境的破坏，得不偿失，也违背了可持续发展的战略。     这都使得利用天然染料染色难以实现产业化生产。

由于天然染料分子结构各不相同，染色方法也有较大差异，对蛋白质纤维和纤维素纤维而言，染色方法主要有无媒染色法、先染后媒法以及先媒后染法。

1. 中国    

  近年来，我国对天然染料的应用也正在积极的探索之中：中科院已制得用于棉和丝绸染色的天然黄(TR—Y)和天然绿(TR—G)；“铜牛牌”系列童装选用纯天然植物染料系列染色。我国的研究人员用红曲米色素来染丝绸，获得了深红色。天然染料还被用于化妆品制造。例如唇膏中的色泽增强剂，美肤品中的各种染料等。

2. 国外    

  日本晃立公司已批量开发棕、绿、蓝3个色系的植物染料。    大和染公司推出“草衣染色”，形染公司推出“靛蓝印花”。日本用全天然染料染色的纺织品有“西阵织”、“京友禅”、“大岛绸”等多种品牌，这一系列“草木染”纺织品被用作衬衫和睡衣的面料，或用于床单、被罩等家纺产品。    

  美国Allegro天然染料公司可提供100多种色泽的棉用全天然染料。

三. 前景展望

  天然染料特适合应用于开发高附加值的绿色产品，用天然染料染色的织物，其发展前景非常看好。天然染料的优越性能在以下几个方面表现尤为突出：    

1. 保健内衣制品

  如今，人体舒适和保健的绿色纺织品将成为家庭健康消费的最基本内容。大部分内衣、睡衣等贴身衣物，对染整加工的环保生态要求也就更高了。天然染料大都有药物作用，有的可抗菌消炎，有的可活血化淤。所以用天然染料染制的纺织品将会成为保健内衣的生力军。

2. 家纺产品    

  随着人们生活水平的提高，家纺产品将由经济实用型向功能型和绿色环保型转化。由天然染料染制的床单、被罩、浴巾等家纺产品必然会因符合生态环保标准和具有医疗保健功能而受到人们的青睐。

  天然染料中的动植物染料是由生物体中提取的,与环境相容性好,生物可降解，而且无毒无害，对皮肤无过敏性和致癌性，具有较好的生物可降解性和环境相容性。 合成染料虽然鲜明亮丽,但天然染料的庄重典雅也是合成染料不能比拟的。除染色功能外,天然染料还具有药物、香料等多种功能。天然染料大多为中药,在染色过程中,其药物和香味成分与色素一起被织物吸收,使染后的织物对人体有特殊的药物保健功能。在当今人们崇尚绿色消费品的浪潮冲击下，必将有更广阔的发展前景。