天然染料的應用現狀與前景docx

1、天然染料的應用現狀與前景內容摘要：隨著人類環(huán)保意識的增強及對自身健康的日益重視,重新評估和開發(fā)天然染料已成為客觀需要。本文章簡要介紹了天然染料的染色機理、方法以及在部分領域中的應用情況,指出了天然染料應用過程中的局限性,并對天然染料的應用前景做出了樂觀估計。關鍵詞：天然染料染色應用前景0引言天然染料是指從植物、動物或礦產資源中獲得的、不經過人工合成，很少或沒有經過化學加工的染料【1】。天然染料根據來源可分為植物染料、動物染料和礦物染料，其中以植物染料為主。礦物染料是各種無機金屬鹽和金屬氧化物，主要有棕紅色、淡綠色、黃色、白色，經過粉碎混拼后可得20多個色譜；植物染料有茜草、紫草、蘇木、靛藍、紅

2、花、石榴、黃梔子、茶、崧藍、藎草、柿子、紫草、墨水樹等；動物染料有蟲(紫)膠、胭脂紅蟲等。天然染料無毒無害，對皮膚無過敏性和致癌性。具有較好的生物可降解性和環(huán)境相容性。其色澤柔和、自然有特色，在高檔真絲制品、保健內衣、家紡產品、裝飾用品等領域中擁有廣闊的發(fā)展前景。1我國染料業(yè)的發(fā)展方向2004年我國染料產量約59.83萬噸，占全球產量的近60，是世界染料主要的生產國，但我國要成為世界染料生產強國，還有相當長的一段距離，其關鍵因素在于是否環(huán)保?！?】國際上老牌的染料強國為了保證原有市場和提高競爭力，已呈現出專業(yè)化、高檔化、環(huán)?；?、新型化的發(fā)展趨勢。與發(fā)達國家和地區(qū)相比，我國染料業(yè)在產品創(chuàng)新能力、

3、生產技術水平、產品質量和環(huán)保水平等方面存在較大差距，尤其是環(huán)保型新產品缺乏，環(huán)境污染治理任務嚴峻，使我國染料工業(yè)缺乏競爭力和發(fā)展后勁。合成染料自19世紀中葉問世以來,由于色彩繽紛、色譜齊全、耐洗耐曬、價格便宜等特點,逐步取代了天然染料,成為紡織品最主要的著色劑。隨著人們環(huán)保意識的加強以及對人類健康的日益重視,部分合成染料對人類健康和生態(tài)環(huán)境所產生的副效應愈來愈受到關注。近幾年的研究表明,有100多種常用染料有可能產生致癌物質。不僅如此,隨著地球石油資源的消耗,合成染料的原料問題已暴露出來,因此我國的科研人員開始致力于開發(fā)“天然環(huán)保染料”和“環(huán)保清潔染整工藝”。2天然染料的性質天然染料多數取自于

4、植物，是有機化合物，強度較低，吸收光譜較寬。多數天然染料完全溶于水，但提純后染料的溶解度變小，部分溶解的染料分子中含有羥基，加入堿性物質（如碳酸鈉）可提高其溶解度。另外，有些天然染料需要分散劑分散，在溶液中形成聚集體，加熱時解聚。不溶性天然染料如靛藍在應用時可使其還原成無色可溶性物質?！?】天然染料的耐光，耐水洗牢度較差是導致至今未能廣泛應用的原因之一?！?】3天然染料的上染機理、方法31上染機理天然染料的上染機理因染料和所染纖維類型而異,由于天然染料品種繁多,結構復雜,目前科研人員對各類纖維的染色熱力學和動力學方面的研究還不是很充分。印度的Dr.DeeptiGupta對5種“天然染料對合成纖

5、維的上染機理”進行了研究的結果表明,奈醌類染料Juglone、Alkannin和Bixin染尼龍、滌綸織物的吸附等溫線屬于Langmuir型,而Berberine與腈綸織物之間可形成離子鍵。天然小檗類染料上染丙烯腈纖維標準親合力相當高,70和90時分別為339kJ/mol和433kJ/mol,其牢度性能與堿性染料類似,水洗牢度良好,但耐光牢度只有1級。這5種染料與合成纖維的染色焓是正值,說明染色是吸熱過程。隨染色溫度升高,染料上染率會繼續(xù)增加。此外,染料在水中是部分溶解的,可能是染料發(fā)生聚集,因此容易在高濃度時染得深色【5】。日本也有研究天然染料上染蠶絲和棉纖維機理。莽草寧、蘇枋等媒染型天然染

6、料,是通過媒染劑與纖維分子形成絡合物上染,但媒染前后色調有些變化。靛藍等還原型天然染料,是通過染料分子的聚集吸附在纖維上,因而摩擦牢度較低。胭脂紅酸等親水型天然染料,水溶性好,具有陽離子性的化學結構,可以上染蠶絲【4】。32染色方法由于天然染料分子結構各不相同,染色方法也有較大差異,對蛋白質纖維和纖維素纖維而言,染色方法主要有無媒染色法、先染后媒法以及先媒后染法。對合成纖維而言,主要分為常壓染色和高溫高壓染色。最佳染色工藝應根據染料性質而定。特別需要指出的是,同種天然染料,當使用不同的媒染劑染色,往往會使被染纖維呈現不同的色相。4天然染料的應用天然染料由于其良好的環(huán)境相容性和藥物保健性能,引起

7、了許多染料研究和應用機構的關注,其應用已涉及多個領域。41天然染料在紡織領域的應用日本晃立公司批量開發(fā)了棕、綠、藍3個色系的植物染料。大和染公司推出“草衣染色”,形染公司推出“靛藍印花”。日本用全天然染料染色的紡織品有“西陣織”、“京友禪”、“大島綢”等多種品牌,這一系列“草木染”紡織品被用作襯衫和睡衣的面料,或用于床單、被罩等家紡產品。美國Allegro天然染料公司可提供100多種色澤的棉用全天然染料?！?】近年來,我國對天然染料的應用也正在積極的探索之中:中科院已制得用于棉和絲綢染色的天然黃(TR-Y)和天然綠(TR-G);“銅牛牌”系列童裝選用純天然植物染料系列染色;江蘇三毛集團也已將植

8、物染料用于制備高支天素麗環(huán)保型高檔面料,效果較好?！?】除此之外,許多天然色素還因其特殊的成分及結構而應用于新型功能性紡織品的開發(fā)。例如大黃防紫外線織物,【8】日本青森試驗廠生產的可醫(yī)治皮炎的艾蒿色織物以及印、韓、日等國用茜草、靛藍、郁金香和紅花染成的具有防蟲、殺菌、護膚及防過敏的新型織物等等。42天然染料在其它領域中的應用一些天然染料,尤其是一些植物染料本身就來源于藥用植物,因而它們在衛(wèi)生及醫(yī)藥領域都有著廣泛的應用【9】。天然染料還被用于化妝品制造。例如唇膏中的色澤增強劑,美膚品中的各種染料等。43天然染料在應用中出現的問題天然染料雖具有廣闊發(fā)展前景,但目前要使其商業(yè)化并完全替代合成染料是不

9、現實的,因為天然染料在應用中存在著許多問題。431天然染料多來源于動植物,這使得它難以進行標準化生產。以植物染料為例,即使是同一種植物,由于產地不同、氣候條件不同及采集時間不同都會影響色素的組成及色澤，而這必然會導致染料的染色重復性差。再者,天然染料難以大量生產。由于動植物中色素含量較小,要想獲得足夠染料,就要大量采摘或砍伐植物,或者獵取動物。這會造成對生態(tài)環(huán)境的破壞,違背了使用天然染料染色以利于生態(tài)和環(huán)保的初衷。另外,許多天然染料也都是中草藥資源,具有很高的藥用價值和經濟價值,如果將它們大量用于染料的提取,也是不經濟的。432多數天然染料存在染色牢度差的問題,即使采用多種媒染劑也仍難達到要求

10、,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(tài)紡織品所禁用的名單。5天然染料研究的進展51天然染料的新來源現今人們發(fā)現細菌、真菌、霉菌等微生物產生的色素在繼動植物之后，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(yè)技術研究所與蠶絲商社合作研究,發(fā)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?！?0】52提取和處

11、理天然染料的新方法天然染料的傳統制備方法有水萃取、蒸餾、柱層析等,缺點是染料粒徑大,色牢度不好。為提高色素萃取的功能,研究人員用乙醇代替水作溶劑,此法非常適用于難溶染料。用超聲波和微波對染液進行處理可改善染色效果。有證據表明,在媒染劑存在下,對棉織物進行天然染料染色的超聲波和微波實驗,結果顯示,超聲波和微波的振蕩加速了染料的滲透,提高了染色深度。53應用領域上的新進展近年來,人們開始嘗試用天然染料染合成纖維。用Chavlikodi染料對腈綸織物染色,可得到黃棕色和暗橙色?！?1】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。天然染料黃檗中所含的小檗堿是目前所知的天然染料中惟一

12、的陽離子染料,它也可以用來染丙烯腈纖維。聚酰胺纖維中含有氨基和羧基,可用離子型染料如酸性和金屬絡合染料,也可用分散染料染色。天然染料中的紫草、胡桃、胭脂樹等適合上染聚酰胺纖維。蟲膠、姜黃、洋蔥、茜草、紫草和大黃等天然染料都可用于滌綸染色。它們的分子量很小,并具有疏水性,這些天然染料上染聚酯的機理與分散染料類似。6結束語在回歸自然重視環(huán)保的今天，植物染料以其無毒、無害、無污染、色調高雅重新受到人們的關注。目前有許多科學家正在研究天然染料和合成染料性能的對比，證實天然染料可提供與合成染料同樣嚴格的制造標準，不久，天然染料將作為紡織染料的環(huán)保型替換品。日本、韓國、朝鮮、印度、英國、美國等國家使用植物

13、染料印染的天然纖維織物已作為一種時尚，況且該市場正逐漸向世界擴展。現在我國也重視開發(fā)利用植物染料和天然色素。目前存在的問題是我國對植物染料的研究存在低水平重復，植物染料的開發(fā)還沒有受到應有的重視。對它的發(fā)展?jié)摿εc前景缺乏足夠的認識。但可以相信，隨著科學技術的進步和植物染料綜合功能的發(fā)現(如藥理保健)以及人文資源的開發(fā),植物染料作為合成染料的一種補充必有廣闊的發(fā)展前景。參考文獻:【1】DeeptiGupta.MechanismofdyeingsyntheticfibreswithnaturedyesJ.Colourage,2000,(3):23【2】李可.天然染料應用前景廣闊J.紡織信息周刊，2

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