1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 天然植物染料染色技术研究 所在学院 专业班级 纺织工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要 ： 在人类历史上，天然染料为美化人们生活做出了不可磨灭的贡献。虽然合成染料促进了纺织业的发展，但它在印染过程中排放 的废水难以生物降解，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。随着人类社会现代化程度的目益提高， 人 们回归自然和保健卫生的呼声越来越强烈，而天然染料则以无毒无害，几乎无污染而独树一帜。我国应用植物染料历史悠久。目前天然染料尤其是植物染色大多在民间进行，其产品主要是少数民族服饰、旅游产品、纺织艺术品。本文用姜黄
2、色素分别对棉织物和羊毛织物进行直接染色和媒染，经过多次实验，确定染色工艺最佳条件。 关键词： 天然植物染料；染色；姜黄；媒染 II Title Abstract： In the history of mankind， natural dyes for landscaping peoples lives， and made indelible contributions Although synthetic dyes for the textile industry development， but its dyeing process of the wastewater discharges
3、difficult biodegradable, causing serious pollution to the environment， and some dye intermediates are toxic， carcinogenic As human society increasing degree of modernization， people return to nature and health care raised increasingly Strong， while non40xic dyes and natural sound， a few non pollutin
4、g and unique China has a long history of plant dyes Current natural plant dye staining especially in the most civil， its products mainly ethnic minority costumes， tourism products， textiles and works of art With turmeric pigment , direct dyeing and mordant dyeing was carried out for wool fabric。Afte
5、r repeated experiments， the optimum condition of dyeing process were settled. Keywords: Natural plant dyestuff； dyeing； turmeric； mordant dyeing III 目 录 第一章 绪 论 . 1 1.1 选题的背景 . 1 1.2 研究现状 . 1 1.3 选题的意义 . 2 1.4 课题的基本内容和拟解决的主要 问题 . 3 1.5 研究方法及措施 . 3 第二章 天然植物染料的染色技术 . 4 2.1 直接染色法 . 4 2.2 还原染色法 . 4 2.3
6、媒染法 . 4 第三章 实验方案设计 . 5 3.1 实验原料 . 5 3.2 棉织物的直接染色 . 5 3.2.1 温度对染色性能的影响 . 5 3.2.2 时间对染色的影响 . 5 3.2.2 PH 值对染色的影响 . 5 3.3 毛织物的直接染色 . 5 3.3.1 温度对染色的影响 . 5 3.3.2 时间对染色的影响 . 5 3.3.3 PH 值对染色的影响 . 6 3.4 织物的媒染 . 6 3.4.1 同浴媒染 . 6 3.4.2 预媒染 . 6 3.4.3 后媒染 . 6 4.1 棉织物染色 . 7 4.1.1 染色温度实验 . 7 4.1.2 染色时间实验 . 7 4.1.3
7、 染色 PH 值实验 . 8 4.2 毛织物染色 . 8 4.2.1 染色温度实验 . 8 4.2.2 染色时间实验 . 9 4.4 媒染染色 . 9 4.5 本章小结 . 10 第五章 总结与展望 . 11 参考文献 . 12 致 谢 . 错误 !未定义书签。 1 第一章 绪 论 1.1 选题的背景 近年来，随着人们对生态和环境问题关注程度的加深，“清洁生产”、“绿色产品”、“生态纺织品”等概念也大举进入国际纺织品与服装贸易领域，各 国对纺织品及服务在穿着使用过程中的“安全性”提出了更高要求，美国、欧盟等一些工业发达国家和地区纷纷出台了一系列相关的严格的法律法规和标准。对纺织品不断设置新的“
8、绿色壁垒”，禁用的纺织化学品特别是纺织染料和纺织助剂不断扩大，它们对我国纺织品服装的出口带来了很大的影响，根据欧盟使团商务处的有关人士介绍，我国每年向欧盟出口的纺织品和服装的价值在 100 亿美元左右 1，因此今年欧盟不断扩大禁用的纺织化学品，使我国的纺织品服装行业受到很大的冲击。因而寻找绿色纺织染料是当务之急，天然染料是绿色染料的重要组成部分。 自太 古时期以来，天然染料就已成为人们生活中的一部分。这些天然染料从天然资源中获取，无污染，很多还是具有医疗保健作用的中草药，不但不会使皮肤产生过敏现象，还有益健康染得的色彩柔和。但自 1856 年 Perkin 发现苯胺紫以来，合成染料在很大程度上
9、取代了天然染料，合成染料凭借着诸如良好的色牢度、色泽重演性和色彩绚丽等优点促进了世界纺织业的发展。但它在印染过程中排放的废水，对环境造成严重污染，部分化学染料对人体健康构成威胁。而且有些直接、碱性、偶氮、酸性和媒染合成染料属于禁用染料，它们具有致癌性或毒性，会引起皮肤病和过敏 反应，还会使水中的鱼类和其它生命有机体受到损害，严重破坏生态平衡 2。 从上述方面分析来看，存在于自然界的天然染料来代替部分合成染料是解决问题的途径之一。首先它可以解决人们对合成染料资源短缺的担忧；其次可以更好的解决生态纺织品的染料来源的天然化问题而且对环境的损害程度很小。因为这些植物染料染色适合当前天然保健的消费时尚，
10、植物染料许多是中草药，用这些染料染色的产品，对人身有医疗保健作用 3。并且，用天然植物染料染色，没有污染环境的有害物质，有利于环境保护，节约了污水处理费。 1.2 研究现状 在人类历史上 ，天然染料为美化人们生活做出了不可磨灭的贡献。从 19世纪末开始，由于合成染料的迅速发展，使得天然染料基本退出了织物染色领域。而今，在全球性绿色革命浪潮下，天然染料又开始为人们所重视。天然染料中的动植物染料是由生物体中提取的，与环境兼容性好，可生物降解。除染色功能外，植物染料还具有药物、香料等多种功能。植物染料大多为中药，在染色过程中，其药物和香味成分与色素一起被织物吸收，使染色后的织物对人体有特殊的药物保健
11、功能。 植物染料有良好的环境兼容性和药物保健功能，引起了许多国家染料研究和应用机构的关注。世界各国对天 然染料的需求增长很快，全球的需要量每年是 10 万吨 4。日本、印度、韩国等亚洲国家都在进行天然染料染色的研究。关于天然染料的研究作为发展中国家间技术合作的 UNDP(联2 合同发展方案 )计划的一部分，已经举行过两次国际专题研讨会：一次在尼泊尔，一次在印度 5。日本专门成立了“草木染”研究所，应用现代科学技术对天然染料进行开发。日本蚕丝昆虫农业技术研究所和蚕丝商社合作发现了具有紫色色素的微生物并将之用于染色。日本技术人员用生物技术还开发了大戟属植物染料。日本晃立公司批量开发了棕、绿、蓝三个
12、色系的植物染料，用这三个 色系组合再拼染其它色泽。大和染工公司推出“草衣染色”，形染公司推出“靛蓝印花”。日本用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 6，这一系列“草木染”纺织品被用于衬衫和睡衣的面料，或用于床单、被罩等家纺产品。日本为了开发真丝领带的差别化商品，研究了使用多种植物染料染色和媒染同浴进行的工艺。 印度研究人员在天然染料研究方面也做了大量工作，印度的全国织机发展协会对天然染料的应用的复兴起领导作用，印度小工业发展银行对复兴天然项目 (NHDC)为基础的两个研究项目，提供了 NHDC的财政支持 7。先后开发了用白杨树皮和凤仙花做的染料，并对杏树叶染纱线
13、、 Babool皮 8染尼龙和茶叶染羊毛进行了研究和开发。在泰国，政府鼓励人们种植在热带雨林的昆虫，这样可以大批量的生产出紫胶用于染色。 其它如用于食品工业的红曲菌所生产的色素，在等电点以下的酸性溶液染浴中，能把真丝绸染成漂亮的深红色 9，一些国家在开发与此相关方面的研究，开发其广阔的应用价值。 近年来，我国对天然染料的开发也正在积极的探索之中，中科院大连化学物理研究所、北京服装学院和苏州大学等单位均有研究人员在从事天然染料染色方面的研究。中国 纺织科学研究所已制得天然黄 (TR Y)和天然绿 (TR G)，用于棉和丝绸的染色。在第 19届北京针织品秋季展销会上推出的“铜牛牌”系列童装 10，
14、系纯天然植物染料染成的。江苏三毛集团开发了用植物染料制成的高支天素丽绿色环保型高档面料，该产品已于 2000 年 11 月通过省级鉴定。这种产品既符合国内外精纺毛料高支轻薄化、功能多样化的要求，又符合目前国际上倡导的环保型天然面料的要求。“十五期间”，东华大学与海澜集团公司联合成立了课题组，在国家 863 项目的支持下，对天染染料制备及其在生态纺织品开发与羊毛清洁生产中的应用 技术进行研究。课题组在借鉴国内现有技术 (如手工天然染料“蓝印花布”、中药厂从中草药中萃取中有效成分的现代化手段等 )的基础上，对天然染料的开发与应用进行较系统的研究。在有应用潜力的植物染料中进行筛选，并开发染料制备技术
15、；将萃取到的天然染料进行生态纺织品开发和染色产业化应用，同时用天然材料进行羊毛的前处理 (改性 )和后整理提高染色效果和改善羊毛性质，替代有害化学染整助剂等一系列工作。 1.3 选 题的意义 历史文化意义 天然染色累积了许多前人的经验与智慧，这些优良的色彩文化应该重新赋予意义，才不会使文化形成断层现 象。 环保意义 天然染色的特点在于自然资源的永续利用，同时可以避免化学染料的严重污染问题。美感层次意义 天然染色不但可以得到各种鲜艳的高彩度色，更可以得到大量细腻的中间色，优3 雅的色彩是大自然最慷慨的赐予，值得我们细细品味。并且，透过不同次数与不同色相的复染，可以染出更丰富隽永的色彩层次。 市场
16、需求的意义 随着人们日益重视环保，市场需求已经越来越迫切，特别是高端市场的需求已经显现。 1.4 课题的基本内容和拟解决的主要问题 （ 1）以天然纤维棉和毛织物为基础，选用天然植物染料进行直接染色工艺的研究。 （ 2）以天然纤维棉和毛织物为基础，选用天然植物染料进行媒染染色工艺的研究。 （ 3）除少数几种染料植物外，植物染料普遍存在染色牢度差的问题。 （ 4）影响植物染料的因素很多，本课题主要研究的是温度、时间和 PH 值对染色的影响。 1.5 研究方法及措施 （ 1） 选择合适的基本配方，改变其单一因素，对结果进行分析，选定最优工艺。 （ 2） 选择硫酸铁作为媒染剂，对织物分别进行 预媒染、
17、同浴媒染、后媒染 染色 ，并测试 其染色牢度 性能。 （ 3） 熟悉 姜黄 和 织物 的染色工艺及注意事项，提高染色效率。 （ 4） 对结果进行分析，分析姜黄适合染色棉 织物或毛织物。 4 第二章 天然植物染料的染色技术 天然植物染料的染色方法包括直接染色法、还原染色法、媒染法等 。 2.1 直接染色法 部分植物染料的色素对水的溶解度好，染液可直接吸附到纤维上，如栀子、姜黄等可采用直接染色法。 染色工艺流程 : 配制染液染色水洗、干燥 2.2 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，
18、重新成为不溶于水的还原染料，固着在织物上。 2.3 媒染法 有些天然植物色素对水有较好的溶解性，染液中色素可直接固着于织物上，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。 预媒染色：媒染 剂处理、 水洗、 染色 、水洗、干燥 同浴媒染： 配制 染液 (含有媒染剂 )、 染色 、 水洗、干燥 后媒染色： 配制 染液 、 染色 、 水洗、干燥 、 媒染 、 水洗、干燥 5 第三章 实验方案设计 3.1 实验原料 织物：纯棉织物和纯羊毛织物 药品：氢氧化钠、醋酸、姜黄色素粉末、硫酸铁 仪 器：恒温水浴锅、染色摩擦牢度仪、耐水洗色牢度仪 3.2
19、 棉织物的直接染色 姜黄色素 5%（ owf） 浴比： 1:30 织物重： 2g 染色时间： 45min PH值： 5 染色温度： 65 3.2.1 温度对对染色性能的影响 其他条件不变，只改变染色温度如下： 45、 55、 65、 75、 85 5 块织物标记为： A1、 A2、 A3、 A4、 A5 先把织物常温入染 10min，然后以 2 /min升温到指定温度点，浸染 45min 染好后，再对织物进行染色牢度测试 3.2.2 时间对 染色性能的影响 其他条件不变，只改变染色时间如下 ： 36min、 42min、 48min、 54min、 60min 5 块织物标记为 ： B1、 B
20、2、 B3、 B4、 B5 先把织物常温入染 10min，然后以 2 /min升温到 65，再浸染至相应时间 染好后，再对织物进行染色牢度测试 3.2.2 PH 值对染色性能的影响 其他条件不变，只改变 PH 值如下 ： 4、 5、 6、 7、 8 5 块织物标记为 ： C1、 C2、 C3、 C4、 C5 调好 5个 PH值染液，把织物常温入染 10min，然后以 2 /min升温到 65，再浸染 45min 染好后，再对织物进行染色牢度测试 3.3 毛织物的直接染色 姜黄色素 5%（ owf） 浴比： 1:30 织物重： 2g 染色时间： 45min PH值： 5 染色温度： 85 3.3
21、.1 温度对染色性能的影响 其他条件不变，只改变染色温度如下 ： 75、 80、 85、 90、 95 5 块织物标记为 ： D1、 D2、 D3、 D4、 D5 先把织物常温入染 10min，然后以 2 /min升温到指定温度点，浸染 45min 染好后，再对织物进行染色牢度测试 3.3.2 时间对染色性能的影响 其他条件不变，只改变染色时间如下 ： 36min、 42min、 48min、 54min、 60min 6 5 块织物标记为 ： E1、 E2、 E3、 E4、 E5 先把织物常温入染 10min，然后以 2 /min升温到 85，浸染 45min 染好后，再对织物进行染色牢度测
22、试 3.3.3 PH 值对染色性能的影响 其他条件不变，只改变 PH 值如下 ： 3、 4、 5、 6、 7 5 块织物标记为 ： F1、 F2、 F3、 F4、 F5 调好 5个 PH值溶液，把织物常温入染 10min，然后以 2 /min升温到 85，浸染 45min 染好后，再对织物进行染色牢度测试 3.4 织物的媒染 为了了解棉织物和毛织物媒染后的染色效果，采用硫酸铁分别进行同 浴 媒染，预媒染和后媒染 姜黄色素 5%（ owf） 浴比： 1:30 硫酸铁 5% PH=4 30min 3.4.1 同浴媒染 把染料和媒染剂放在同一烧杯中，配好溶液，放入织物，一同完成染色和媒染 3.4.2 预媒染 先配好媒染液，然后把织物放到 媒染液 中 处理 一下 ，再 放到 染浴中染色 3.4.3 后媒染 先把织 物用最优工艺染色， 上染比较完全后 ，再在染浴中加入媒染剂 进行媒染染色实验
