朱帥穎 劉業(yè)涵 凌一洲
摘要: “捶草印花”是起源于明清時(shí)期的傳統(tǒng)印染工藝,通過(guò)捶打植物花葉,使汁液浸染在布料上印出圖案。為繼承和改進(jìn)這種民間工藝,通過(guò)三組實(shí)驗(yàn)探究使捶草印花作品著色更均勻、顏色更豐富和清洗不褪色的方法,并從化學(xué)的視角解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,為改進(jìn)捶草印花工藝提出建議。
關(guān)鍵詞: 捶草印花; 傳統(tǒng)工藝; 實(shí)驗(yàn)改進(jìn); 中學(xué)化學(xué)拓展實(shí)驗(yàn)
文章編號(hào): 10056629(2022)06007605
中圖分類號(hào): G633.8
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B
1 實(shí)驗(yàn)背景
“捶草印花”是中國(guó)傳統(tǒng)草木印染工藝,通過(guò)捶打植物的葉片、枝干、花瓣等,使植物汁液浸染在布料上,從而呈現(xiàn)出花草獨(dú)特而淳樸的顏色和圖案[1]。捶草印花工藝起源于明清時(shí)期,如今已經(jīng)成為河南省省級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)(簡(jiǎn)稱“非遺”),其傳承人朱秀云把捶草印花的基本工藝流程總結(jié)為采草、備料、擺花、夾布、捶打、清理、媒染、晾曬[2],可以看出,這種工藝具有取材簡(jiǎn)便、流程簡(jiǎn)潔、過(guò)程環(huán)保等特點(diǎn)。
近年來(lái),許多文獻(xiàn)關(guān)注到了中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化在化學(xué)教學(xué)中的顯性和隱性價(jià)值,倡導(dǎo)在化學(xué)教學(xué)中融入并展示中華文化的非凡魅力,發(fā)展人文底蘊(yùn)和科學(xué)精神等核心素養(yǎng)[3]。鄭敏藝等明確提出“非遺”是中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的重要代表,要把“非遺”融入中學(xué)化學(xué)教學(xué)[4]。
作為“非遺”的“捶草印花”工藝不僅體現(xiàn)中國(guó)古代勞動(dòng)人民的智慧,還蘊(yùn)含了豐富的教學(xué)資源和情境價(jià)值,因此本文將其設(shè)計(jì)為中學(xué)化學(xué)拓展實(shí)驗(yàn),旨在繼承和改進(jìn)這種民間工藝,發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。本實(shí)驗(yàn)基于捶草印花工藝的關(guān)鍵流程做進(jìn)一步的改進(jìn),具體而言分為三個(gè)部分: 在采草和備料環(huán)節(jié)研究如何使著色更均勻;在新增的布料預(yù)處理環(huán)節(jié)研究如何使顏色更豐富;在作品完成后研究如何防止清洗后褪色。所需實(shí)驗(yàn)材料均廉價(jià)易得,且實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較短,實(shí)驗(yàn)過(guò)程富有趣味性,適合作為中學(xué)化學(xué)的拓展實(shí)驗(yàn)和家庭實(shí)驗(yàn)。
2 實(shí)驗(yàn)一: 使作品著色更均勻
2.1 探究問題與假設(shè)
據(jù)文獻(xiàn)記載,不同種類的花草(例如葉肉較厚的樹葉、葉肉較薄的樹葉、花瓣等)都可以作為捶草印花的染料,而不同種類的面料(例如棉、麻、毛等)也都可以作為染色載體[5]。但是,從前期嘗試和網(wǎng)絡(luò)圖片中不難發(fā)現(xiàn),并不是所有作品的著色都很均勻。在一些失敗的作品中,同一片葉片或花瓣的顏色時(shí)而深時(shí)而淺,降低了美觀性;在另一些作品中,顏色色塊又似乎過(guò)濃,團(tuán)在了一起。
因此,本文提出第一個(gè)探究問題: 如何獲得著色均勻的捶草印花作品?我們假設(shè)不同種類的花草適合不同種類的面料。
2.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
實(shí)驗(yàn)材料: 不同種類的花草標(biāo)本,包括: (1)葉厚汁多的灌木葉,(2)葉薄汁少的楓葉,(3)紅花酢漿草的花瓣。每種花草標(biāo)本各3份,為控制變量,要求大小、成熟度相近。不同種類的布料(A.純棉布、B.亞麻布、C.粘纖布)各3份。錘子(木槌或較大的鵝卵石)、膠帶、40倍微距鏡等。
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(1) 把新鮮花草標(biāo)本放入室溫的蒸餾水中浸泡20分鐘,撈出后用紙巾擦干。
(2) 把花草標(biāo)本放在布上,用膠帶粘貼覆蓋(需完全覆蓋花草標(biāo)本)。
(3) 用錘子捶打花草標(biāo)本,使植物汁液浸染至布料上。
(4) 觀察到布料背面微微滲出植物汁液后,停止捶打。
(5) 撕下膠帶,此時(shí)膠帶會(huì)把植物標(biāo)本剝離布料表面,在布料上留下植物圖案。
(6) 依次把三種植物標(biāo)本(①灌木葉、②楓葉、③花瓣)與三種布料(A.純棉布、B.亞麻布、C.粘纖布)組合,形成9組實(shí)驗(yàn)方案(A1、 A2、 A3、 B1、 B2、 B3、 C1、 C2、 C3),重復(fù)9次實(shí)驗(yàn),用肉眼觀察比較實(shí)驗(yàn)效果。
(7) 把9次實(shí)驗(yàn)的布料放在40倍放大的微距鏡下觀察,比較差異。
2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
總體而言,純棉布、亞麻布、粘纖布都能夠印上植物的顏色,這是因?yàn)槿N布料都是由纖維素纖維組成(其結(jié)構(gòu)如圖1所示),含有大量的羥基、羥甲基和半縮醛羥基等親水基團(tuán),故吸水性(著色性)較好。
但是,不同實(shí)驗(yàn)的著色均勻度仍有一些差別,如圖2和表1所示。純棉布上的各種植物色彩都很均勻,但紋理不夠清晰(即顏色在一定程度上暈開);亞麻布上的色彩也很均勻,且可以清晰印出花瓣和葉肉較厚的樹葉的紋理;粘纖布的表現(xiàn)不太穩(wěn)定,當(dāng)樹葉葉肉較薄時(shí)可以色彩均勻、紋理清晰地印出,但當(dāng)葉肉較厚時(shí)效果很差,印制花瓣的色彩較好,紋理效果卻一般。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同特性的植物適合不同的布料,這可以結(jié)合布料的微觀結(jié)構(gòu)予以解釋。從圖2的A1~A3可以看出,純棉布的纖維細(xì)密、規(guī)整、吸水性好,因此印染的色彩更均勻。但是,植物汁液也因此更容易暈染開來(lái),在宏觀層面表現(xiàn)為色塊的團(tuán)簇和紋理的缺失。微距鏡下亞麻布的纖維也很規(guī)整,因此印染的色彩仍然均勻。但亞麻布明顯比純棉布稀疏,吸水性不如純棉布,因此色彩不容易暈染成一團(tuán),紋理得到了保留。粘纖布的微觀結(jié)構(gòu)明顯不如純棉布和亞麻布規(guī)整,而是由大量雜亂的纖維散亂交織在一起,因此當(dāng)樹葉葉肉較厚時(shí),植物的纖維容易與粘纖布纖維糾纏、無(wú)法分離,在宏觀層面表現(xiàn)為色彩不均勻。但是,當(dāng)印染葉肉薄的樹葉時(shí),植物的纖維不受此影響,可以隨膠帶完全剝離,著色均勻且紋理清晰。
2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
葉肉較厚的樹葉適合印染亞麻布。葉肉較薄的樹葉最適合印染粘纖布,其次是亞麻布?;ò曜钸m合印染在亞麻布上,其次是粘纖布。
3 實(shí)驗(yàn)二: 使作品顏色更豐富
3.1 探究問題與假設(shè)
捶草印花工藝追求色彩的美觀,因此本文提出第二個(gè)探究問題: 如何使捶草印花作品的顏色更加豐富?已有研究表明,天然植物組織的水提取液可以隨溶液酸堿度的不同,呈現(xiàn)不同的顏色[6]。據(jù)此,我們假設(shè)不同酸堿度的布料可以使印染的植物呈現(xiàn)不同的顏色。
3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
實(shí)驗(yàn)材料: 不同種類的花草標(biāo)本,包括: (1)綠色灌木葉,(2)紅楓葉,(3)粉紅色的酢漿草花瓣。3塊純棉布、10%檸檬酸溶液、10%碳酸鈉溶液、噴壺、錘子(木槌或較大的鵝卵石)、膠帶等。
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(1) 用噴壺在3塊布料上分別均勻噴灑少量室溫的檸檬酸、清水、碳酸鈉溶液,使3塊布料具有不同的酸堿度。
(2) 把不同的植物標(biāo)本印染在不同酸堿度的布料上,其步驟與實(shí)驗(yàn)一的第(1)~(5)步相同,此處不再重復(fù)敘述。
(3) 比較同種植物在不同酸堿度布料上的顏色是否有差異。
3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。除了灌木葉在不同酸堿度布料上顏色幾乎不變外,楓葉和酢漿草花瓣的顏色均隨酸堿度發(fā)生了變化。
這是因?yàn)闂魅~和花瓣液泡內(nèi)的細(xì)胞液中有豐富的花青素,花青素的配合物分子結(jié)構(gòu)可以隨酸堿度的變化而發(fā)生改變(如圖3所示),從而呈現(xiàn)不同的顏色。當(dāng)細(xì)胞液為堿性時(shí),花青素呈藍(lán)紫色,當(dāng)細(xì)胞液呈酸性時(shí),花青素呈紅色。
3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
布料酸堿度的改變可以導(dǎo)致部分印染的植物顏色的變化,使捶草印花作品具有更豐富的色彩。例如,紅楓葉在中性布料上呈現(xiàn)深紅色,在酸性布料上呈現(xiàn)鮮紅色,在堿性布料上呈現(xiàn)綠色;酢漿草花瓣在中性和酸性布料上呈現(xiàn)粉紅色,在堿性布料上呈現(xiàn)藍(lán)色。
4 實(shí)驗(yàn)三: 使作品清洗不褪色
4.1 探究問題與假設(shè)
盡管剛剛完成的捶草印花作品顏色較深,但顏色不太穩(wěn)定,當(dāng)布料清洗后容易褪色。因此,本文提出第三個(gè)探究問題: 如何使捶草印花作品的顏色穩(wěn)定、清洗不褪色?生活經(jīng)驗(yàn)表明,一些會(huì)褪色的新衣服最好在食鹽水中浸泡后再清洗,因?yàn)槭雏}有固色作用,能防止褪色。古籍《天工開物》記載:“投礬化之,以之染物,則固結(jié)膚膜之間”,表明了明礬是古代用于固定顏色的物質(zhì)[7]。在現(xiàn)代印染行業(yè),SH96是一種用于提高衣物顏色的洗滌牢度、耐汗?jié)n色牢度的助劑,它由二乙烯三胺、雙氰胺和氯化銨縮合、環(huán)化制得。因此,我們提出假設(shè): 食鹽、明礬、固色劑SH96可以使捶草印花作品顏色穩(wěn)固、清洗不褪色。
4.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
實(shí)驗(yàn)材料: 同種深紅色灌木葉3片、亞麻布3塊、食鹽、明礬、固色劑SH96、錘子(木槌或較大的鵝卵石)、膠帶等。
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(1) 把3片同種深紅色灌木葉印染在3塊相同的亞麻布上,其步驟與實(shí)驗(yàn)一的第(1)~(5)步相同,此處不再重復(fù)敘述。
(2) 把3塊布料分別浸泡在室溫下的飽和食鹽水、飽和明礬溶液、2% SH96溶液中30分鐘,取出后晾干。
(3) 檢驗(yàn)固色效果: 把固色后的3塊布料放在清水中浸濕,再用相同力度揉搓40下,觀察是否褪色。
4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。無(wú)論是生活中的食鹽、明礬,還是工業(yè)有機(jī)固色劑SH96,都能夠固定顏色,在清水中揉搓40次也不褪色,效果較好。其中,食鹽和SH96對(duì)樹葉原有的顏色改變較小,但明礬固色后樹葉顏色從原本的深紅色變成深青色。
盡管3種固色劑都達(dá)到了相近的效果,但其作用原理不同。食鹽可以在浸透布料的同時(shí),將色素分子也一同帶入布料纖維組織的內(nèi)部,從而強(qiáng)化兩者的結(jié)合,達(dá)到固色的作用。從機(jī)理上說(shuō),布料的纖維素和色素都含有大量的羥基,在水溶液中都顯負(fù)電性,因此布料與色素之間存在靜電斥力,造成吸附困難。但是,添加無(wú)機(jī)鹽后,同離子效應(yīng)降低了色素與纖維之間的斥力,促進(jìn)了色素與纖維的結(jié)合[8]。
明礬溶液中的鋁離子會(huì)水解形成絮凝狀的膠體氫氧化鋁: Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+,該過(guò)程釋放的氫離子可以中和負(fù)電性的色素和纖維素,使之恢復(fù)電中性,減弱色素與布料纖維的排斥力[9,10]。同時(shí),由于鋁離子水解生成的氫離子與色素反應(yīng),造成了花青素結(jié)構(gòu)的改變,這也解釋了為什么明礬的固色破壞了捶草印花作品原本的顏色。
SH96固色劑用雙氰胺與二乙烯三胺縮合成樹脂,再環(huán)構(gòu)化生成季銨鹽型樹脂,在布料上形成高分子薄膜(圖5),季銨鹽與樹脂薄膜使顏色牢固地鎖在布料上[11]。
4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
食鹽、明礬、SH96都能使捶草印花顏色固定、清洗不易褪色。其中,食鹽和SH96固色劑對(duì)顏色的保留度效果更好,推薦使用。
5 結(jié)束語(yǔ)
以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)得出了優(yōu)化“捶草印花”效果的方法。
這些實(shí)驗(yàn)可以應(yīng)用到中學(xué)課堂,作為拓展探究實(shí)驗(yàn)、家庭實(shí)驗(yàn)或項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)予以實(shí)施。要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,利用生活中常見的材料完成實(shí)驗(yàn),通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論,從而發(fā)展科學(xué)思維和實(shí)踐能力。這些實(shí)驗(yàn)還可以讓學(xué)生感受到中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的魅力,在動(dòng)手實(shí)踐中感悟和欣賞傳統(tǒng)工藝之美,通過(guò)思考其背后的科學(xué)原理,進(jìn)而用現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)方法改進(jìn)和創(chuàng)新傳統(tǒng)工藝,實(shí)現(xiàn)科學(xué)之美與藝術(shù)之美的融合。
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