天然植物染料的进展课件.pptx

1、目录目录一、概述二、天然植物染料的分类三、天然植物染料的提取方法四、天然植物染料的染色工艺五、天然植物染料的应用六、天然植物染料的发展瓶颈以及发展前景七、参考文献第1页/共37页一、概述一、概述 植物染料是指利用自然界之花、草、树木的茎、叶、果实、种子、皮、根等提取色素作为染料。具有环保、无污染、对人体无危害甚至可以保健的特点。随着合成染料的负面作用被审视，天然植物染料在今天又重新受到了人们的关注1。第2页/共37页二、天然植物染料的分类二、天然植物染料的分类1、按照植物染料色系分类2、按照植物染料化学结构分类第3页/共37页1、按照植物染料色系分类、按照植物染料色系分类我国染料植物资源丰富，

2、常用的有下面一些种类2：1）红色系，茜草、红花、苏枋等；2）黄色系，栀子、槐花姜黄、郁金、银杏、菊花等；3）蓝色系，蓼蓝、菘蓝、木蓝、马蓝等；4）紫色系，紫草、紫檀、野苋、落葵等；5）茶色和棕色系，茶叶、桑木、杨梅、橡木、楸叶等；6）灰色和黑色系，菱、五倍子、盐肤木、柯树、槲叶和漆大姑等；7）绿色系，鼠李等第4页/共37页表1 我国古代常见植物染料一览表1第5页/共37页续表1第6页/共37页茜草蓼蓝苏木槐米第7页/共37页2.按照植物染料化学结构分类按照植物染料化学结构分类 通常根据天然植物染料色素的化学组成及染料类别对植物染料进行分类：天然植物染料可分为类胡萝卜素类、蒽醌类、萘醌类、类黄酮

3、类、姜黄素类、靛蓝类、叶绿素类等。部分植物色素分类及颜色见表23。表2 部分植物色素分类及颜色第8页/共37页三、天然植物染料的提取方法三、天然植物染料的提取方法1.传统水煮法提取 植物染料的色素分别存在于花、果、皮、茎、叶和根中，并且大部分植物色素可溶于水，所以对植物染料一般直接用水萃取。其工艺流程如下：植物染材粉碎浸泡煮沸过滤染液第9页/共37页2、乙醇浸渍法提取 将粉碎的染材放入密闭容器中，加入95%乙醇溶液浸渍若干小时将溶液倒出；再倒入相同浓度的乙醇，再次浸渍；如此反复两次，最后将所有的溶液混合，过滤，既可作为染液。这种方法尤其适用于难溶于水的染料。其工艺流程如下:倒出溶液（染液）植物

4、染材粉碎乙醇溶液中浸渍 滤渣 乙醇溶液中浸渍倒出溶液（染液）第10页/共37页3、超声波法 将染材与水于超声波发生器中进行处理，冷却后滤去残渣，滤液浓缩干燥，制成染料。利用超声波萃取的染料颗粒要比常规方法制备染料小得多。因此，其渗透能力增强，与羊毛结合牢固。并且其日晒牢度、皂洗牢度和浸渍牢度都有明显提高。其工艺流程如下：植物染材、水超声波发生器冷却滤液浓缩干燥染料。第11页/共37页4、加分散剂法 将分散剂加入到传统染液中，使原来在水中溶解度较低的染料形成较为稳定的分散体系，染料颗粒得以分散。增加织物与染料的接触机会，提高上染速度，得到良好的染色效果。第12页/共37页5、冷冻干燥法 真空冷冻

5、干燥技术，属升华干燥，是将含水物料预先冻结，然后使之在真空状态下升华的一种方法。经冷冻干燥的物品，其原有的生物、化学特性基本不变，易于长期保存，加水后能恢复到冻干前的形态，并且能保持原有的生化特性。利用此技术提取天然植物染料粉末，由于所提取的固态染料粉末易于称重，同时也利于存储，减少浪费，因此它能使天然染料的染色工艺更加规范化、简便化，可大大提高染色重现性，从而解决传统提取法的难于称重、不易保存、染色重现性差等问题。其工艺流程如下：传统植物染液真空冷阱冷冻染料粉末第13页/共37页6、超临界流体萃取法4 超临界流体萃取是利用其介于气体和液体之间的流体进行萃取，该流体具有优异的溶剂性质。在较高压

6、力下，将溶质溶解于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高温度，使溶解于超临界流体中的溶质因密度下降、溶解度降低而析出。梁瑞红5等使用超临界CO2 萃取新疆紫草中的萘醌色素，产率高达3.59%。第14页/共37页四、天然植物染料的染色工艺四、天然植物染料的染色工艺61、直接染色法 部分植物染料的色素对水的溶解度好，溶液可直接吸附到维上。染色工艺流程：配制染液染色水洗、干燥皂洗、水洗、干燥。表3 部分植物染料染色条件第15页/共37页2、还原染色法 植物中已存在天然色素化合物，而在染色过程中最终形成不溶于水的色素，如蓝草。染色前首先对原染料进行还原，浸染织物再采用空气氧化，使其氧化显色，重新成为不溶

7、于水的还原染料，固着在织物上。第16页/共37页3、媒染法 有些天然植物色素对水有较好的溶解性，染液中色素可直固着于织物上，但染色牢度较差。为提高其染色牢度，通常使用媒染剂与色素络合配位形成不溶于水的化合物，以此固着在纤维上。先媒染后染色（天然染料色素对水的溶解度较小，具有络合配位基团，借助先媒染形成能在 纤维上吸附的金属离子络合键而固着。如茜草、西洋茜。）媒染法 同浴媒染（染液中含有媒染剂）先染色后媒染（天然染料色素对水基本不溶，但其配糖体能溶解于水并与纤维吸附。如栀子、槐花）第17页/共37页五、天然植物染料的应用五、天然植物染料的应用 天然植物染料除具有无毒、与环境相容性好、可生物降解外

8、，利用此种染料染出的织物手感丰盈，色泽纯朴、自然，并具有自然的香气，而且部分植物染料染出的织物具有防虫、杀菌的功效。很多作为中草药的植物染料，更是带给纺织品更多的保健功效，从而引起诸多研究和应用机构的关注7。第18页/共37页1、天然染料在制革工业中的应用8 天然染料在皮革染色中的应用单宁是植物的次生代谢产物，具有多羟基、多羧基的酚类结构，广泛存在于植物的果实、果皮及树皮中，易与多价金属离子配合，其配合物呈灰黑色，是黑色天然染料的重要来源。第19页/共37页 另外，天然染料也可作为皮革的杀菌剂。目前皮革制品大多使用有机抗菌剂，如-溴代肉桂醛、香料及水杨酸等。实验表明，有机抗菌剂抗菌效果较好但会

9、有不同程度的过敏现象及副作用，天然染料在染色的同时可赋予皮革制品一定的抗菌性能，能完全克服有抗菌剂的缺点。第20页/共37页2、天然植物染料在纺织品上的应用2.1 天然植物染料在蛋白质纤维上的应用 目前天然染料在蛋白质纤维上的应用研究主要有：（1）紫甘蓝在丝绸上的应用9 紫甘蓝是染丝绸的很好的天然染料的来源。使用不同的媒染剂产生各种色调的粉红色，而且也促进了耐光、水洗、摩擦牢度和耐汗渍色牢度。使用同样的方法来染丝绸和棉丝绸的各项牢度都较棉的牢度好。第21页/共37页（2）西红花对真丝植物染色10 西红花色素对酸性环境和常见金属离了有较好的稳定性，对真丝织物染色具有较好的上染性能。（3）橘子皮对

10、丝绸染色11 橘子皮染料直接染丝绸的优化工艺为:染色温度60,染色时间40 min,浴比1 60,媒染方式以后媒染为最佳。橘子皮染料染色织物的耐皂洗色牢度符合国家优级品标准。第22页/共37页（4）紫草对柞蚕丝染色12 紫草上染柞蚕丝织物的最佳工艺条件为：浴比1：40，染液体积分数8，pH 6，温度80，时间60 min。通过不同媒染剂(AI3+，Fe2+、Cu2+)媒染处理，得到不同颜色的织物。通过对染色织物耐水洗及耐摩擦色牢度的检测得出，紫草上染柞蚕丝织物色牢度优良。直接染色和媒染均达到3级以上。第23页/共37页（5）青核桃皮对柞蚕丝染色13 青核桃皮上染柞蚕丝织物的最佳工艺为：pH值4

11、，（青核桃皮色素)=16，70通过不同媒染剂(cu2+、Fe2+、Al3+预媒和后媒处理，提高织物色差值青核桃皮色素上染柞蚕丝织物色牢度优良，直接染色和媒染试样均达到3级以上后媒染色效果好于预媒染色。第24页/共37页（6）决明子和洋葱果皮在羊毛纤维上的应用14 从决明子和洋葱果皮中提取天然染料用于染羊毛，羊毛用壳聚糖预处理，并以单宁酸为媒染剂。图1 决明子染料结构图2 洋葱果皮燃料结构 随着染料浓度的增大，K/S值增大，当两种染料使用的浓度都为3%时，K/S值达到最大值。第25页/共37页（7）紫鸭跖草对羊毛植物的染色15 溶液的pH值对紫鸭跖草提取液的稳定性影响最大；染液可以直接上染毛织物

12、，染液浓度和染液pH值是影响直接染色的最大因素；后媒染染色比预媒染效果好；通过铝媒染处理的后媒染染色正交试验得到的最佳工艺为：温度60，媒染时间40 min，浴比1：40，媒染剂用量6(owf)。织物的各项染色牢度均达到3级以上。此外，还有槐米、姜黄等用于蛋白质纤维染色研究16-17。第26页/共37页2.2、天然植物染料在纤维素纤维上的应用（1）银杏叶上染棉织物18 利用银杏叶提取染液对棉织物进行染色，同时使用明矾作为媒染剂进行了媒染处理。银杏叶染纯棉织物的最佳染色工艺条件为染料质量浓度35 gL，pH=11，染色温度70，染色时间35 min。结果表明，经媒染处理后的染色织物其耐洗牢度和摩

13、擦牢度均较未媒染织物提高12级。此外，天然植物染料也可上染改性纤维素纤维，由吴坚19等研究的姜黄和大黄对改性纤维素纤维进行显然色后剥色的实验，结果表明天然染料上染改性纤维素纤维符合朗缪尔吸附等温线。第27页/共37页3、天然植物染料在纺织品上的保健抗菌整理20 天然药用植物的提取物作为功能剂,对纺织品加工,从而达到抗菌防臭、保湿、吸湿、防蛀、改善肌肤触感、抗过敏、治皮炎等加工效果。例如：天然植物染料在儿童纺织品上的应用，减小了因小孩长期接触玩具而导致慢性中毒和引起皮肤感染、过敏反应的隐患21。日本Unitika(龙吉尼克)公司的Evercare 产品就是由艾蒿的提取物吸附在多孔的微胶囊状无机物

14、中制成。日本还有以艾蒿染色的织物,用以加工制成患特异反应性皮炎患者的睡衣裤。日本都立卫生研究所的实验结果表明,石榴染色浓度在50%(按织物重)以上,石榴染色具备符合卫生加工协会评定标准的抗菌力和耐久性。第28页/共37页4、其他应用 日本通过洋葱、紫胶和郁金染料的萃取，以硫酸亚铁为媒染剂对聚酯纤维进行媒染工艺研究等。日本行染公司推出“靛蓝印花”，把天然染料应用到印花工中3。第29页/共37页六、天然植物染料的发展瓶颈以及发展前景六、天然植物染料的发展瓶颈以及发展前景1、天然植物染料的发展瓶颈22（1）原材料即使是同一种植物，也会因产地气候条件及采集时间不同而影响色素的组成及色泽（2）多数植物需

15、要新鲜提取，现提现用，不便于保存。只能将目标锁定在干燥的中药、树皮、树木、干果。（3）多数植物染料存在染色牢度差的问题。（4）价格过高，是合成染料的几倍以上。（5）产业链还未形成。第30页/共37页 此外，大多数天然染料较适合蛋白质纤维的染色，但天然染料对纤维素纤维的亲和力低，只能对染料进行筛选或对纤维素进行改性，也可通过特殊的设备如超声波仪、红外染色机来改善天然染料在纤维素纤维上的染色效果23。第31页/共37页 对于天然植物染料耐晒牢度差的问题，韩国庆北大学纤维工程系的Taekyeong Kim 教授和韩国Catholic 大学Sinhee Kim 教授分别通过使用抗坏血酸、五倍子酸、茶多

16、酚等天然化合物对天然染料的耐晒牢度提升进行了研究，使天然染料的耐晒牢度提高至1 级左右24-25。第32页/共37页2、天然植物染料的发展前景26 随着越来越多的专家学者的重视与研究，许多问题逐渐被解决和攻克，例如，将生物工程的研究与天然染料的研究相结合，利用生物技术培养植物，改进染色方法和提取方法，开发新型媒染剂、助剂等。在国外已经见到用天然染料上染销售的衣物，清楚的标明天然染料上染会有褪色现象，价格也很高，但依然能被消费者所接受，正说明随着消费观念的改变和对安全无毒害的需求，天然染料未来的市场和发展潜力是相当大的。第33页/共37页七、参考文献七、参考文献1 杭珍,徐增莱.中国的传统植物染

17、料及其应用研究J.中央大学民族学报,2011,20(2):17.2 李漠.浅议天然植物染料现状及其发展方向J.北京农业,2010:61.3 张弛,崔永珠.国内外天然植物染料的应用及其发展现状J.针织工业,2009,75-77.4 潘丽娜,贾丽霞.植物染料的研究及趋势J.纺织科技进展,2008,(3),37.5 梁瑞红,谢明勇,刘薇等.超临界CO2萃取新疆紫草萘醌得率的响应曲线分析J.食品科学,2004,25(3):130.6 贾呐.中国传统植物染料、染色方法及应用前景初探J.印染,2004:41-42.7 Cristea D,Vilarem G.Improving light fastness

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19、染色性能研究J.印染助剂,2014,31(9):44-45.12 吕丽华,叶方,张欢.紫草在柞丝绸织物染色中的应用J.大连工业大学学报,2009,29(2):155-156.13 吕丽华,叶方,陈昕.青核桃皮色素用于柞蚕丝织物染色性能的研究J.印染助剂,2011,28(5):43-44.14 N.F.Ali,R.S.R.EL.Mohamedy and E.M.EI-Khatib.Antimicrobial Activity of Wool Fabric Dyed with Natural DyesJ.RJTA,2011,15(3):1-2.15 于颖.天然植物染料紫鸭跖（zhi）草的提取及其对

20、羊毛植物的染色性能J.毛纺科技,2014,42(5):31-3216 林明霞,吴坚,赵明.羊毛织物的天然植物染料姜黄染色研究J.印染,2004.17 吕丽华,吴坚,叶方.天然植物染料槐米用于毛织物染色J.毛纺科技,2009,37(4).第35页/共37页18 隋世军,崔永珠.银杏叶上染棉织物的染色工艺J.大连工业大学学报,2009,28(6):466-468.19 吴坚,吕丽华,叶方.天然植物染料上染改性纤维素纤维的染色机理J.针织工业,2006:39.20 王华.传统天然植物药与纺织品的保健抗菌整理J.纺织学报,2004,(1):111.21 陈光.植物染料在儿童用纺织品中的现状及发展概况J

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