最新植物染料姜黄的染色性能研究.docx
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最新植物染料姜黄的染色性能研究
植物染料姜黄的染色性能研究
植物染料姜黄的染色性能研究
作者：
陈小钒指导老师：
胡凤霞
（安徽农业大学轻纺工程与艺术学院09纺织工程合肥230036）
摘要：
姜黄为姜科姜黄属的多年生草本植物。
姜黄中提取的天然色素一直是中国古代黄色的主要来源。
本文在一定的工艺条件下提取姜黄色素，并对真丝织物进行染色，研究其染色性能。
在不同的上染条件下即不同的上染温度、染色PH值及媒染剂种类进行染色，测定上染率，研究并分析对织物染色效果的影响。
最后通过测染色后的真丝织物的耐酸、耐碱和耐洗性能分析染色对真丝织物性能的影响。
关键词：
植物染料；姜黄；真丝植物；提取；染色；媒染剂；
1引言
植物染料顾名思义就是指利用自然界中的植物的某些部分提取的色素做的燃料，比如从花、草、树木、茎、叶、果实、种子、皮、根提取色素作为染料。
20世纪初，自化学合成染料问世，因合成染料优异的染色性能、众多的品种和廉价的成本，使植物染料逐渐地淡出了染料市场。
近年以来，随着人们环保意识的增强，开始逐渐认识到，化学合成染料对人体的健康和环境产生严重的损害和破坏，于是人们又重新提及植物染料。
植物染料始于中国，远在周朝开始就有历史记载，在当时设有管理染色的官职-染草之官-又称染人。
而发展到了秦代设有【染色司】、唐宋设有【染院】、明清设有【蓝靛所】等管理机构[1]。
在最初的商周时期，染色技术在逐步发展。
宫廷手工作坊中设有专职的官吏"染人"来"掌染草"，管理染色生产。
染出的颜色也不断增加。
到汉代，染色技术达到了相当高的水平。
到了明清时期，我国的染料应用技术已经达到相当的水平，染坊也有了很大的发展。
乾隆时，有人这样描绘上海的染坊：
"染工有蓝坊、染天青、淡青、月下白；有红坊，染大红、露桃红；有漂坊，染黄糙为白；有杂色坊，染黄、绿、黑、紫、虾、青、佛面金等。
此外，比较复杂的印花技术也有了发展[2]。
至1834年法国的佩罗印花机发明以前，我国一直拥有世界上最发达的手工印染技术。
但是到了近代，由于国内的战争等因素，很多植物染料的技术已经流失，同时化学人染料的廉价出现，植物染料的发展遭受到一个毁灭性的的打击。
但是化学染料含有环境激素、含有生产环境污染的化学物质、含有变异性化学物质、含有持久性有机污染的染料[3]。
由于植物染料长期未被重视，许多过去知名的天然植物染料资源已知之甚少，重新认识和开发新的植物染料已十分迫切。
植物染料在提倡环保，科学发展的世代的需求下，将会在纺织品应用中重新找回自己的地位和发展前景。
一些天然的植物染料来自药用植物,本身也有一定的保健功效,用于纺织品染色,符合生态纺织品的要求,受到人们的喜爱[4]。
由于化学染料的廉价，在近代发展迅速，而植物染料去丢失了绝大部分的市场，现在植物染料的应用总量还很少。
又由于植物染料的制作过程比较复杂，染色要求也较高，因此产业化的路还很长。
产业化的出路要放在纺织和服装产业上，而不是食品和化妆品行业。
纺织和服装最大的发展地方在中国，中国有不仅得天独厚的资源和市场，而且拥有很深厚的文化底蕴和历史，将会成为植物染料的最大生产国和使用国。
尽管植物染料染色织物不如合成染料织物鲜明亮丽，但其庄重优雅的色彩却令合成染料无法比拟[5]。
我们有了理由相信，只要改变观念，大力开发和推广，植物染料的春天正在到来。
在古代中国，传统的黄色，早期主要用栀子。
栀子的果实中黄色素主要是"藏花酸"，是一种可以直接上染的染料，染成的黄色微泛红光[6]。
南北朝以后，黄色染料又有地黄、槐树花、黄檗、姜黄、大黄、柘黄等[7]。
用柘黄染出的织物在月光下呈泛红光的赭黄色，在烛光下呈现赭红色，其色彩很眩人眼目，流光溢彩，有一种天然的尊贵的感觉，所以自隋代以来便成为皇帝的服色。
宋代以后皇帝专用的黄袍，既由此演变而来。
姜黄色素易溶于水，在酸性的条件下溶液呈黄色，碱性条件下溶液呈红色[8]。
用植物染料姜黄染色的染色品色泽自然，优雅，色调独特别致精美[9]。
植物染料的健康无毒无害，不仅在环保上符合了时代需要的主流，而且也符合了现代人追求潮流和个性的口味[10]。
2试验材料和方法
2.1试验材料和试剂
真丝织物姜黄盐酸氢氧化钠FeSO4明矾硫酸铜
2.2主要的试验设备及仪器
表1.主要的试验设备和仪器
仪器和设备型号
电子天平YP202N型
电热恒温水浴锅HH-S型
电热恒温鼓风干燥箱GZX-GFC101-3-
2.3试验方法
2.3.1单因素试验：
分别以上染温度、染色时PH值、媒染剂以及媒染方法为单因素变量，通过测定上染率，来探究最佳的染色工艺。
2.3.2姜黄色素的提取：
姜黄色素的最佳提取方法为水提取，工艺参数为：
将捣碎的姜黄在85℃水中煮60min，液料比为1:
20，提取次数为3次[11]。
2.3.3染色工艺，方法：
上染工艺条件浴比1:
50，染料用量8%（owf），上染时间70min。
染色温度分别设定为40℃，45℃，50℃，55℃，60℃，65℃，70℃。
PH分别设定为2、3、4、5、6、7。
染色方法为无媒染剂，预媒染色法，后媒染色法，媒染剂的选择分别为：
FeSO4，明矾。
上染时间定为70min。
在确定了大致的最佳温度范围和PH后再将大致最佳温度和PH再分别分成9组进行精确试验。
将上染过的真丝织物，分别测试上染率，耐酸，耐碱，耐水洗性能。
2.3.4测定上染率：
将提取的姜黄色素提纯，然后上染，测定上染率。
2.3.5耐酸性能测试：
将染色前后的织物，真丝织物耐酸不耐碱，在PH为1的条件下，看织物的溶解率和肉眼观察褪色情况，测试其对酸的抗性。
2.3.6耐碱性能测试：
对染色前后的织物，真丝织物耐酸不耐碱，在PH为8、9、11、13的条件下，看织物的溶解率，测试其对碱的抗性。
2.3.7耐洗性能测试
对染色的织物分别进行10次，20次，30次的水洗，看其褪色情况，测试其耐洗性能。
3结果分析和讨论
3.1各种条件下上染率对比
由于对试验影响的条件很多，选择不同的条件下对试验结果进行对比。
影响试验条件的因素在本文中重点考虑的有上染温度，上染PH，染色方法，媒染剂的选择。
因此在控制这些因素的条件下进行对比。
3.1.1影响试验结果的因素
影响试验结果的因素有上染温度，PH值，有无媒染剂，媒染方法，媒染剂的选择，
3.1.2单因素试验法对植物染料姜黄的染色进行研究
（A）在无媒染剂的条件下，不同PH对染色效果的影响以及在不同温度下的染色效果。
染色效果与PH以及不同温度的关系如下表2：
表2无媒染剂染色率与PH和温度的关系
上染率%
温度℃
PH
样品编号
2
3
4
5
6
7
40
4.2
4.3
4.5
4.3
4.3
4.0
Ⅰ1~6
45
4.3
4.9
6.3
5.3
5.2
4.6
Ⅱ1~6
50
4.8
5.7
7.1
6.1
5.9
5.6
Ⅲ1~6
55
5.6
6.2
8.3
6.9
6.7
6.1
Ⅳ1~6
60
6.4
7.4
8.9
7.8
7.4
7.0
Ⅴ1~6
65
7.3
8.6
9.8
8.9
8.3
7.8
Ⅵ1~6
70
7.5
8.3
9.7
8.6
8.1
7.3
Ⅶ1~6
由表2可以看出：
（1）在溶液的PH为2的时候。
当温度在40℃到70℃的时候，染色率是随着温度的升高而升高的，说明在此温度段内，染料与真丝织物的结合是随着温度的升高而结合能力上升的，在65℃到70℃时候，染色率有轻微的上升。
说明温度在超过65℃之后，温度对上染率的影响不大。
在溶液PH为3、4、5、6、7的时候，在40℃到65℃范围内的时候，温度对上染率的促进作用很明显，在65℃达到最大，但是在65℃到70℃时候，反而上染率有一点点的下降。
（2）在溶液温度为40℃的时候，在PH从2到7的情况下，上染率呈现一个大致的抛物线，在PH为4的时候，上染率达到最大。
在PH为2的时候的上染率比7的时候要低，在PH为3、4、5、6的时候都比7要高，说明酸性环境是有利于姜黄染料对真丝织物的上染的，但是在PH为2也就是酸性环境太强的情况下，反而会抑制上染率的提高。
（B）在有媒染剂，媒染方法为预媒染法，媒染剂为硫酸亚铁的条件下，不同PH对染色效果的影响以及在不同温度下的染色效果见下表3。
表3有媒染剂时上染率与温度、PH的关系
上染率%
温度℃
PH
样品编号
2
3
4
5
6
7
40
5.4
6.8
8.5
6.7
6.5
6.2
Ⅰ7~12
45
6.8
7.9
9.4
7.5
7.3
7.0
Ⅱ7~12
50
7.9
8.8
10,5
8.6
8.2
8.0
Ⅲ7~12
55
8.7
9.7
11.3
9.7
9.0
8.9
Ⅳ7~12
60
9.9
11.0
13.0
10.8
10.1
10.1
Ⅴ7~12
65
10.7
12.1
14.6
11.9
11.2
11.0
Ⅵ7~12
70
10.8
11.6
13.5
11.3
11.0
10.3
Ⅶ7~12
由表3可以看出：
（1）在PH值一定的时候，温度的升高是有利于上染率的提高的，但是在温度上升到一定范围后，范围会抑制上染率的提高。
对于姜黄对真丝织物染色来讲，在温度40℃到65℃范围内，都是有促进作用的，在温度超过65℃以后，反而起到更多的是抑制作用。
最佳温度为65℃。
（2）在温度值一定的时候，PH值越小越有利于姜黄对真丝织物的上染，但是PH不能太低，在PH低于3的时候，PH越小，对上染越不利。
最佳的PH为4.
（3）对比表2和表3可以看出，在有媒染剂的条件下，是有利于植物染料姜黄对真丝织物的上染的。
而且促进效果比较明显。
（4）织物染料姜黄对真丝织物的染色在有媒染剂的情况下上染率比无媒染剂的时候要高，上染效果要好。
大致的最佳温度在65℃左右，大致的最佳PH在4左右.
（C）上面已经探讨了温度和PH的大致最佳范围，和有无媒染剂对染色率的影响，确定了大致的最佳的温度和最佳的PH。
下面将对最佳温度和最佳PH进行仔细研究，力求精确和最准确的条件下，重点探究染色方法，预媒染色法和后染色法，以及不同的媒染剂，硫酸亚铁和明矾，对上染率的影响。
来确定最佳的染色工艺。
先设定染色温度为65℃,在此条件下得到最佳PH。
见下表4。
表465℃时不同媒染方法，不同媒染剂，PH与上染率的关系
染色率%
方法
PH
媒染剂
样品编号
硫酸亚铁
明矾
预媒染色法
3.2
12.2
12.1
①1、2
3.4
12.3
12.3
②1、2
3.6
13.4
13.0
③1、2
3.8
14.0
13.8
④1、2
4.0
14.6
14.1
⑤1、2
4.2
14.9
14.6
⑥1、2
4.4
13.8
13.7
⑦1、2
4.6
12.9
12.6
⑧1、2
4.8
12.4
11.9
⑨1、2
后媒染色法
3.2
12.9
12.6
A1、2
3.4
13.3
13.0
B1、2
3.6
13.7
13.4
C1、2
3.8
14.2
14.0
D1、2
4.0
14.4
14.3
E1、2
4.2
14.6
14.5
F1、2
4.4
14.2
14.2
G1、2
4.6
13.8
13.8
H1、2
4.8
13.4
13.4
I1、2
由以上表4可以看出：
（1）在PH3.2到4.2的时候，染色率是随着PH升高而升高，在PH为4.2的时候，升高达到最高，然后在PH为4.2到4.8的时候，随着PH的增大，燃烧率渐渐下降。
植物染料姜黄对真丝织物的染色最佳PH为4.2。
（2）在媒染方法上，对比可以看出预媒染色法的效果比后媒染色法的效果要好一点点，预媒染色法的染色性能在PH偏大的时候显得不太稳定，但是后媒染色法在PH变动的时候显得比较平稳。
（3）在媒染剂的选择上，铁盐媒染剂硫酸亚铁比铝盐媒染剂明矾的染色效果要好一点。
从样品①1、①2、②1、②2、③1、③2以看出，在预媒染色法时，在PH为3.2和3.4的时候，两种媒染剂的上染率基本相同。
在酸性较强的情况下，媒染剂的不同对燃烧率效果的影响不是很大。
从样品G1、2，H1、2，I1、2可以看出在PH在4.4、4.6、4.8的范围内，随着PH升高，酸性的减弱，在后媒染法的情况下，铁盐媒染剂硫酸亚铁和铝盐媒染剂明矾的上染率是一样的。
在PH越大，即越偏向中性的时候，上染率越低。
（4）在不同的媒染方法和不同的媒染剂的试验植物染料姜黄对真丝织物上染的最佳PH为4.2。
（D）上面以及研究出最佳的染色PH为4.2，下面以PH为4.2样的方法研究最佳温度。
以及在最佳温度，最佳PH情况下最佳的媒染方法和最佳的媒染剂。
见下表5：
表5PH为4.2时上染率与不同染色方法，不同媒染剂，PH的关系
上染率%
方法
温度℃
媒染剂
样品编号
硫酸亚铁
明矾
预媒染色法
61
13.2
13.1
ⅰ1、2
62
13.3
13.3
ⅱ1、2
63
13.8
13.6
ⅲ1、2
64
14.3
14.0
ⅳ1、2
65
14.9
14.6
ⅴ1、2
66
15.5
15.3
ⅵ1、2
67
14.9
14.6
ⅶ1、2
68
14.3
14.0
ⅷ1、2
69
13.6
13.5
ⅸ1、2
后媒染色法
61
13.1
13.2
a1、2
62
13.4
13.4
b1、2
63
13.7
13.6
c1、2
64
14.1
14.2
d1、2
65
14.6
14.5
e1、2
66
15.1
15.2
f1、2
67
14.5
14.5
g1、2
68
13.9
14.0
h1、2
69
13.5
13.8
i1、2
由上表5可以看出：
（1）在随着温度一定范围即61℃到66℃升高的时候，对于不同的媒染方法和媒染剂都是随着温度的升高而上染率增加，在66℃达到最大值。
在一定的温度范围即66℃到69℃上升的时候，对于不同的媒染方法和不同的媒染剂都是随着温
度的升高而上染率降低的。
而且呈现一定的线性关系。
最佳上染温度为66℃。
（2）预媒染色法的情况下，铁盐媒染剂硫酸亚铁的上染率比铝盐媒染剂明矾的上染率要高。
在后媒染色的情况下，明矾做媒染剂的最高上染率比硫酸亚铁做媒染剂的上染率要高。
（3）对于同一种媒染剂，预媒染法的上染率普遍比后媒染法的上染率要高。
而且最高上染率也要高。
（4）由样品ⅵ1、2，f1、2对比可以得知，最佳的上染方法为预媒染法，最佳媒染剂为铁盐媒染剂硫酸亚铁。
3.1.3耐酸，耐碱，耐洗性能测试结果
（A）耐酸性能测试。
取染色前后的织物样品，染色前的样品标注为1#，染色后的样品分别取Ⅰ6（无媒染剂上染率最低）、Ⅵ3（无媒染剂上染率最高）、①1（硫酸亚铁为媒染剂上染率最低）、ⅵ1（硫酸亚铁为媒染剂上染率最高）、⑨2（明矾为媒染剂上染率最低）、ⅵ2（明矾为媒染剂上染率最高）。
由于真丝织物耐酸不耐碱，所以溶液PH设为1，溶液温度为22℃。
处理时间为10min。
然后对比其前后质量计算溶解率和肉眼观察上颜色深浅的区别来判断其耐酸性能。
见下表6。
表6不同上染率真丝织物在PH为1环境下的溶解率和颜色变化
样品
项目
1#
Ⅰ6
Ⅵ3
①1
ⅵ1
⑨2
ⅵ2
溶解率
Δm/M
（%）
20.5
17.4
15.3
13.5
8.5
13.7
8.7
肉眼观察颜色变化
无明显变化
颜色明显微变浅
颜色明显微变浅
颜色略微变浅
颜色变化不明显
颜色略微变浅
颜色变化不明显
由以上表6可以看出：
（1）经过姜黄染料染色的真丝织物对酸的抗性增强了。
而且随着上染率的上升，其对强酸的抵抗力上升。
（2）染色过的，其对强酸的抵抗力与媒染方法，媒染剂的选择没有关系，只与上染率的高低有关系。
上染率越高耐酸性能越好。
（3）上染过得真丝织物颜色在强酸条件下，会褪色，其褪色情况也与上染率相关。
上染率越高，褪色越少，耐酸性越好。
（4）经过姜黄染料染色处理的真丝织物耐酸性增强了。
（B）耐碱性能测试。
取与耐酸性能测试中一样的样品。
由于真丝织物耐酸不耐碱，取PH为8、9、11、13。
溶液温度为22℃，处理时间为2min。
见下表7。
表7不同上染率的真丝织物在碱性环境下的溶解率
溶解率%
1#
Ⅰ6
Ⅵ3
①1
ⅵ1
⑨2
ⅵ2
PH
8
30.7
24.5
20.3
17.5
10.5
16.8
11.2
9
68.5
46.3
38.6
29.8
19.7
26.4
20.4
11
100
68.5.4
62.8
54.8
47.9
51.7
53.5
13
100
100
100
100
100
100
100
由以上表7可以看出：
（1）在弱碱性的环境下即PH为8和9，经过染色的真丝织物对碱的抵抗力增强了，随着上染率的升高，增强的越多，耐碱性越强。
（2）在PH为11的时候，经过上染的真丝织物对碱的抵抗力有所增强，但是增加的幅度不是很大。
（3）在PH为13的时候，经过上染的真丝织物对碱的抵抗力几乎没有变化。
（4）在弱碱性的环境下，上染率越高，耐碱能力越强。
碱性越强，上染所带来的碱性的增强越低。
在强碱性环境下作用几乎为零。
对耐碱性没有帮助。
（C）耐洗性能测试。
取样品号为ⅵ1，分别进行10次，20次，30次水洗，肉眼观察其颜色变化情况。
见下表8。
表8上染后的真丝织物水洗后的颜色变化
肉眼观察颜色变化
水洗次数
10
颜色变化不明显
20
颜色变化不明显
30
颜色略微变淡
由上表8可以看出：
（1）织物染料姜黄对真丝织物上染后，耐水洗性能较好。
在水洗次数为10次和20次的时候，肉眼观察的颜色没有多大变化.在水洗30次后，会观察到黄色有略微的变淡，说明其耐水洗性能还是较好的。
结论
（1）植物染料姜黄对真丝织物上染时，使用媒染方法能够帮助提高上染率。
媒染剂能够增加染料与纤维间的粘合，能够让染料更好的吸附在纤维上，提高上染率。
铁盐媒染剂硫酸亚铁的促进效果整体上比铝盐明矾的效果要好。
预媒染法比后媒染法效果要好。
（2）在一定范围内温度对上染率的影响大致呈现先升高后降低况，在66℃达到最大。
温度能够提高染料的活性，能使之更好的与纤维结合，提高上染率。
（3）真丝织物耐酸不耐碱，因此上染PH需要控制在7以下，经过试验研究发现，适当的酸度是有利于姜黄对真丝织物的上染的，当PH在2到7范围内时，呈现出大概的抛物线，在PH为4.2时达到最大，酸度过强和过弱都不利于上染。
（4）织物染料姜黄对真丝织物的上染的最佳工艺条件为66℃，PH为4.2，选用铁盐媒染剂硫酸亚铁，用预媒染法。
（5）经过姜黄染色过的真丝织物对强酸和弱碱的抵抗性都有所增加，并且上染率越高，其耐酸和耐碱性能越强。
对于强碱，基本没有效果。
碱性太强，真丝织物中的蚕丝很快就溶解了，所以上染率对其起到的保护作用可以忽略不计。
（6）经过姜黄染色过的真丝织物的耐水洗性能较好。
致谢
本课题的选题及研究工作中一直是在胡凤霞老师的悉心指导下完成的，胡老师细心负责，在做试验的过程中劳神费心地让我的试验能顺利进行下去，同时给我的试验和论文修改提出了许多宝贵的意见，花费了大量的宝贵时间，为此我表示深深的歉疚和由衷的感谢。
在试验的过程中我得到了王志珺老师、许云辉老师、刘陶老师以及很多同学的指导和帮助，在此，我向他们表示深深的谢意！
参考文献
[1]孙云嵩.黄色植物染料及其染色[J].丝绸.2003.
（1）：
31—33
[2]周宏湘.天然染料染色技术的进展[J].染料应用，1998，（10）：
25—30
[3]郑光洪，冯西宁.染料化学.中国纺织出版社，2991,10第一版第一次印刷，301
[4]OHK,PARKT.Effectofmordantbleachingontheopticalandmechanical
propetiesofblackhamanhair[J].JSDC,1997:
243-244.
[5]PanNC,ChattopadhyaySN,DayA.Dyeingofjutewithnaturaldyes[J].IndianJournalofFibre&TextileResearch,2003,28（9）:
339-342.
[6]位丽.黄色植物染料的研究现状.[J].轻纺工业与技术.2010.6.
（1）32—34
[7]冯新星等，天然染料大黄防紫外线性能的研究[J].纺织学报.2004.25
（1）：
13—14.
[8]项斌，高建荣.天然色素[M]。
北京：
北京化工出版社，2004：
:
117—119
[9]DrnSekar.Naturalcolorantsanintroduction[J].Colourage,1999,（7）:
57
[10]伏宏彬.天然染料姜黄对真丝织物的染色研究.印染助剂，2002,19
（1）：
31—34
[11]吕丽华，吴坚.姜黄染料在阳离子改性棉织物上的染色.针织工业.2004,12（6）：
45—58
TitleResearchonDyeingbehaviourofnaturalvegetabledyeturmeric
Author:
ChenXiaofanTutor:
HuFengxia
Abstract：
Turmericisaperennialherbbelongingtogingerfamily.ThenaturalpigmentextractingfromturmerichasbeenthemainsourceofyellowInancientChina.Thispaperisbasedontheexistingprocesstoextractcurcuminandstudyonitsdyeingpropertiesonsilkfabric.Bymeasuringtherateofdyeing,researchandanalysisofthedyeingtemperature,thePHvaluedyeingandmordanttypeoffabricdyeingeffectindifferentconditionsofthedyestaining,.Finally,analyzetheimpactofthedyeingonsilkfabricbymeasuringitstheperformanceofacid,alkaliandwashingresistance.
Keywords：
Vegetabledyes;turmer
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