使用天然染料賦予錦氨織物豐富色彩

丁亦 沈沉 謝怡 蘭晶

摘 要：天然染料在錦氨織物上的應用對于實現(xiàn)其可持續(xù)生產(chǎn)具有重要意義。雖然植物染料自古以來一直被使用和研究，但很大程度上局限于染棉、毛、絲等天然纖維。然而將植物染料應用于錦氨織物，可以為其賦予獨特的染色效果，同時保持天然環(huán)保的特性，提高紡織品的附加值。因此，本文使用了18種植物染料和2種胭脂蟲紅對錦氨織物進行染色，并借助鐵媒染劑進一步拓展其色相，旨在獲得豐富的植物染顏色，從而為現(xiàn)代紡織品的開發(fā)提供一些色彩參考。

關鍵詞：植物染；錦氨織物；環(huán)保染色

Abstract： The application of natural dyes on polyamide fabrics is of great significance for sustainable production. Since ancient times， plant dyeing has been a process that can give fabrics elegant color and unique texture， however，the application of plant dyeing has mostly stayed in dyeing cotton， wool， silk and other natural fibers. If plant dyeing is used to dye polyamide fabrics， it can give it a unique dyeing effect and high added value of environmental-friendly. Therefore， this study will use 18 vegetable dyes and 2 kinds of carmine red to dye on polyamide/elastane blended fabrics （referred to as vegetable dyeing in this paper）， then use iron mordant to further expand the color hue. Finally， different colors were obtained， which can provide some color references for the development of modern textiles.

Keywords： Natural dye；polyamide；sustainable dyeing

科研項目：2023年度中國科協(xié)專項“科技賦能新疆棉紗綜合指標體系及棉紡織品時尚應用流行趨勢”項目資助（項目編號：2023ZLXDH228）。

在當今環(huán)保主題趨勢下，植物染產(chǎn)品因其安全和環(huán)保特性而獲得消費者和服裝品牌的青睞。與合成染料相比，天然染料具有可再生、可生物降解、無毒、不過敏等特點。一些天然染料還具有抗氧化、抗菌、抗紫外線等藥用功能。盡管植物染已經(jīng)被廣泛地應用于各種紡織品的染色，但其在錦綸等合成纖維上的應用還很少見。隨著我國錦綸的產(chǎn)量提高，錦綸及其混紡織物也被普遍使用。將植物染應用于錦氨織物，不僅能提升其環(huán)保性，還能帶來獨特的顏色和肌理，從而提升紡織品附加值。

1 植物染工藝和錦氨織物的概述

1.1 植物染工藝概述

天然染料包括植物染料、動物染料和礦物染料，其中紡織品染色所使用的天然染料通常來源于植物或動物昆蟲，而礦物染料如金、銀、赭石、朱砂，常常用作珍貴顏料使用。

植物染工藝是一種利用植物染料對織物進行染色的工藝，利用自然界之花、草、樹木、莖、葉、果實、種子、皮，根提取色素作為染料來進行染色。當然，由動物昆蟲提取的染料，也可以使用植物染工藝對織物進行染色。植物染工藝還可以被細分為扎染、媒染、套染、敲拓染、發(fā)酵染等。不同的植物染料、工藝、織物搭配，可以染出千變?nèi)f化的色彩。

1.2 錦綸及其染色工藝概述

錦綸，俗稱尼龍，是由含有氨基和羧基的單體通過酰胺鍵（NH-CO）聚合而成的一種纖維材料。錦綸由于其耐用性、強度和柔韌性，在紡織行業(yè)中廣泛應用于服裝和家用紡織品。錦氨織物，即錦綸/氨綸混紡織物，則以其優(yōu)異的彈性和耐磨性而聞名，被廣泛用于制造休閑運動服和內(nèi)衣。

在傳統(tǒng)的錦綸染色方法中，通常采用合成染料進行染色，包括分散染料、酸性染料和活性染料。然而，這些染料在染色加工過程中會釋放出有害化學物質，導致環(huán)境污染問題。相比之下，天然染料無毒且可生物降解，因此成為更環(huán)保的選擇。

2 植物染在錦氨織物上的應用現(xiàn)狀

2.1 色彩多樣性受到阻礙

錦綸和蛋白質纖維（毛、絲等）的化學結構存在一定的相似性，它們的大分子鏈都由酰胺鍵連接而成，這使得它們都能夠被酸性和活性染料染色，也為錦氨織物的植物染提供了可行性。然而，確實存在染色效果受限的問題，具體表現(xiàn)在以下兩個方面：1）色深低。一些天然染料對聚酰胺纖維的親和力較低，導致染色織物的著色深度低，且上染率也低。2）色牢度差。染料反應鍵的穩(wěn)定性和染料在各種環(huán)境下的穩(wěn)定性都可影響染色織物的色牢度。這可能導致紡織品顏色變化或褪色的質量問題。綜上，染色效果不好，即色深低、色牢度弱，限制了植物染錦氨織物的顏色種類，不利于天然染料在錦氨織物上的廣泛應用。

2.2 提升染色效果的方法

為了提高天然染色尼龍織物的染色效果，學者們應用了天然染料化學改性、纖維表面改性、染色工藝優(yōu)化、添加媒染劑等技術。例如，天然染料的改性方面，有學者將從檳榔果中提取的表兒茶素合成3種偶氮化合物，以提高對滌綸和錦綸的染色親和性[1]。纖維表面改性分為酶處理和輻射處理，例如，胃蛋白酶和胰蛋白酶被用于聚酰胺纖維的處理過程，以提高染色效果[2]。等離子體和輻射，包括超聲波輻射、微波輻射、紫外線輻射或伽馬輻射，都曾被用于處理錦綸，從而改善使用天然染料對其的染色效果[3]。然而，這些處理雖然提高了染色效果，卻不適合應用于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，嘗試不同的植物染料和媒染劑的搭配，尋找合適的染料來源，仍然是進行植物染研究中，拓展色相的一個重要方向。

2.3 利用媒染劑拓展色相

媒染劑，是一種用于促進上染過程的助劑，不僅可以為紡織品提供不同的色調(diào)，還能改善其色牢度。最常用的媒染劑是明礬、鐵、銅、錫和鉻等金屬媒染劑。對于拓展色相來說，使用媒染劑是一種最常見、最便捷的手段。其工藝從順序上，媒染工藝可分為預媒染、共媒染或后媒染。不同的媒染方式將帶來不同的顏色變化效果。其中鐵以后媒的方式可以增加大多數(shù)植物染料的色深，適合于上染深色。例如，沒食子上染灰黑色，就是先使用沒食子染料在織物上染淺黃色，再施加鐵媒染劑（亞鐵鹽，鐵鹽皆可）得到灰黑色。

如今，越來越多的研究正在尋找天然媒染劑來取代金屬媒染劑，因為天然媒染劑通常從自然資源中提取，比金屬媒染劑更加安全環(huán)保。例如，將金合歡、石榴、指甲花、姜黃用作媒染劑，并使用肉桂作為染料染羊毛，可大大提高染色織物的各項色牢度[4]。

本文將使用鐵作為媒染劑，用后媒染的方式，改變?nèi)旧椢锏纳啵瑥亩@得一系列的植物染錦氨織物。

3 染色步驟和實踐

3.1 材料

使用的天然染料來源有：茜草、蘇木、雞血藤、剛藤根、水性胭脂蟲紅、油性胭脂蟲紅、石榴皮、虎杖、黃檗、荷葉、艾葉、槐米、槐花、梔子黃、桑葉、薄荷、紫花地丁、蓮子殼、沒食子、靛藍（濃縮液）。展示了六種使用的植物染料（圖1）。

使用的錦氨織物成分為72%錦綸/28%氨綸。

染色使用的化學試劑有：氯化亞鐵（媒染劑）、亞硫酸鈉（還原劑）、標準皂片等。

3.2 染料提取方法

可購買天然染料或者使用干燥的植物來制備染液。（1）提取物法：將購買的植物提取物溶解在熱水中，用于染色。（2）水淬取法：將干燥的植物碾碎，在水中煮沸，并進行過濾，以獲得染色溶液。該過程通過三輪水萃取完成，并將最終混合溶液用于染色過程。

3.3 媒染及染色方法

除了靛藍以外，前文提到的所有染料都采用直接染色方式。因此，表1詳細展示了除了靛藍之外的所有染料的染色過程，而表2則描述了靛藍的染色過程。根據(jù)多篇相關研究指出，聚酰胺更適合高溫（約100oC）染色。因此，在本次實驗中，除了靛藍外，所有染料的染色溫度均設置為100oC。

如表1所示，我們將從工序3和工序5中獲得兩個樣品。工序3的染色織物被部分裁剪以制作樣品，而剩余的織物將被用于進一步的媒染工序，以擴展色相。媒染劑選用質量分數(shù)為1.5%的氯化亞鐵。

3.4 顏色色值表征

使用COLORDATA 800儀器，通過記錄在360—700nm波長范圍內(nèi)的百分比反射率值的變化來測量色值。通過四次測量檢查重復性，并記錄ICE L、a、b、K/S值。

3.5 色牢度測定方法

根據(jù)ISO105-B02：2014，使用氙燈照射24小時測試日曬色牢度。根據(jù)ISO105-C06：2010（試驗條件：A1S）使用多纖維布作為貼襯織物，進行了洗滌色牢度試驗（圖2）。

4 染色結果

染色后的織物，經(jīng)過測色配色儀，將顏色掃描為電子圖像，并獲得色值參數(shù)（表3）。

從表中的染色結果可以看出，植物染錦氨織物并非都很困難，只是色牢度參差不齊，因此可商業(yè)化的顏色不多。在我國，服裝面料的日曬色牢度一般需要達到3—4級，皂洗、汗?jié)n色牢度需要達到3級。本次實驗中，雞血藤、剛藤根、水性胭脂蟲紅、石榴皮、紫花地丁和蓮子殼等可提供合格的日曬和皂洗色牢度，適用于染錦氨材質的內(nèi)衣、瑜伽服、休閑服等。采用剛藤根、石榴皮、靛藍分別為紅黃藍三種顏色染料，設計并制作出了一套錦氨面料的瑜伽服（圖3）。

5 結語

我們在提升色牢度同時，也應該了解到中國古人用色非常沉穩(wěn)協(xié)調(diào)，主要是古代傳統(tǒng)面料用的是礦植物天然染料，有一種與自然非常和諧的感覺。其中，即便是對比色，其和諧主因在于褪色。紡織品褪色是傳統(tǒng)服裝歲月年華的反映，也是服裝全生命周期的體現(xiàn)。本研究通過使用天然染料在錦氨織物上進行染色，得到了一系列豐富的顏色，包括綠色系和棕色系等少見的植物染顏色。其中，雞血藤、剛藤根、水性胭脂蟲紅、石榴皮、紫花地丁和蓮子殼可以提供不錯的日曬和皂洗色牢度，在滿足當下人們期許有化纖面料的色牢度的同時，又有天然材料自然的親和力，具有一定的商業(yè)應用價值，同時即便有所褪色也是一種傳統(tǒng)審美的再現(xiàn)。

6 參考文獻

[1]BAP，PSM，VRA.Dyeing of Polyester and Nylon with Semisynthetic Azo Dye by Chemical Modification of Natural Source Areca Nut.[J].Natural products and bioprospecting，2018，8（1）：23-29.

[2]王學川，王沛懿，強濤濤等.錦綸的酶法改性研究進展[J].印染，2011，37（22）：50-53.

[3]Yue T，Qianqian L，Yu Z，et al.Obtaining colored patterns on polyamide fabric with laser pretreatment and pomegranate peel dyeing[J].Textile Research Journal，2022，92（11-12）：2080-2089.

[4]WaseemUl A，F(xiàn)azalUr R，Shahid A， et al.Environmental friendly extraction of walnut bark-based juglone natural colorant for dyeing studies of wool fabric[J].Environmental science and pollution research international，2021，28（36）：49958-49966.