葛化博，呂秀君，萬 明，白 濛，馮 杰，夏建明

(1.西安工程大學 紡織科學與工程學院，陜西 西安 710048； 2.浙江紡織服裝職業(yè)技術學院 寧波現(xiàn)代紡織服裝產業(yè)學院，浙江 寧波 315211； 3.中國紡織信息中心，北京 100025)

在紡織品染色過程中，合成染料因價格低、顏色鮮艷多樣而被大量使用，合成染料的合成及染色應用給環(huán)境帶來了嚴重負擔。隨著新《環(huán)境保護法》的嚴格推行，人們對環(huán)保和健康的日益重視，天然植物基染料因無毒無害、綠色健康、生態(tài)相容性好、符合可持續(xù)發(fā)展的特點受到青睞。

國內外對天然植物基染料進行了不同程度的研發(fā)。印度對天然植物基染料研究最廣泛，不但研究了其在天然及合成纖維上的上染情況，并且通過微波和超聲波技術進一步提高染色織物的色牢度。日本東京市政府聯(lián)合企業(yè)共同組建了植物染研究中心，在2021年東京奧運會期間，聯(lián)合Nike 以日本傳統(tǒng)手工藍染工藝將Flyknit鞋面染成靛藍色，完美地締造出一雙具有獨特日本風情的限量款鞋，贈送給全球100位行業(yè)意見領袖。東京奧運會禮儀服裝由工匠逐件染色而成，以藍色調為主，融合了日本傳統(tǒng)服飾染色工藝，成為日本植物染技術向世界推廣的一部分。韓國重點立足于天然生物活性物質的萃取及分離提純技術、天然植物基染料分子結構分析技術、染色機制研究及植物種苗改良技術。意大利的研究集中在天然植物基染料的原料供應及毛織物、絲織物染色工藝；美國則注重天然植物基染料種類的開發(fā)及其在服裝上的應用。我國較早種植染料作物(如板藍根、薯莨、紅花等)，在靛藍和薯莨的染色技術上領先世界。與印度的古法制備植物基染料相比，我國的天然植物基染料的商品化程度較低。近年來，我國對天然植物基染料的研究，以高校、科研機構和企業(yè)為主，高校和科研機構側重染色理論、分子結構、新型提取技術的應用研究，企業(yè)側重染色工藝、染色牢度的改進，二者最終目標都是推進天然植物基染料產業(yè)化，校企合作的案例也越來越多的出現(xiàn)。在技術研究上，生物酶、超聲波、微波等現(xiàn)代技術得到應用；在染色工藝研究上，已經研究了靛藍、薯莨、梔子、紫草、茜草、柿子、桑葚等染料的染色工藝，并在蠶絲、羊毛、棉、麻等天然纖維上得到應用；在功能性研究上，已經研究了姜黃、黃連、紅花等植物基染料的抗菌性及防紫外線性能。

隨著對天然植物基染料研究的深入，國內外也取得了許多研究成果。日本大和染公司推出“草衣染色”，該產品主要用于瑜伽健身服，設計品牌Maito圍繞植物基染料進行產品開發(fā)。美國昂高公司推出Earthcolors染料系列，采用桔子皮、棉桃殼、杏仁殼等植物廢棄物制備，其包含7種染料，具有棕色、灰色和橄欖色等色系，該系列染料采用類似于還原染料的染色工藝，可實現(xiàn)從原料到零售可追溯的供應鏈，從而確保有色服裝生產過程中的可持續(xù)性。東華大學與海瀾集團承擔863高新技術項目——“天然染料制備及其在生態(tài)紡織品開發(fā)與羊毛清潔生產中的應用技術”，該項目獲得了多項發(fā)明專利并建立了植物基染料數據庫，完成了306種色卡的制作，開發(fā)了精紡面料、針織衫等多種生態(tài)紡織品。常州大學，中國紡織建設規(guī)劃院等的研發(fā)項目“植物染料工業(yè)化生產及其環(huán)保染色關鍵技術”在2019年獲得中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技進步獎二等獎。浙江紡織服裝職業(yè)技術學院染整技術研究所主持研究的“纖維素針織面料草木染關鍵技術研究及產業(yè)化”項目，從梔子、茜草等植物中提取色素，開發(fā)了紅、黃、藍等9大色系，擁有較高的染色牢度，尤其是耐日曬色牢度突破了3級，項目落地或使草木染技術達到世界領先水平[1]。華經產業(yè)研究院發(fā)布的《2019—2025年中國植物染料行業(yè)市場深度分析及發(fā)展前景預測報告》指出，截至2019年，我國植物基染料表觀消費量為1.62萬t，同比增長13.3%。天然植物基染料染料行業(yè)市場規(guī)模從2014年的9.14億元增長至2019年的24.86億元[1]。

市面上雖然可以看到一些天然植物基染色產品，但其價格昂貴，且市場占有率低，說明天然植物基染料雖然得到了一定程度的應用，卻并沒有大規(guī)模推廣。植物基染料的應用之所以受到限制，是因為存在以下幾方面的問題：植物生長周期長，色素含量少，因此植物基染料總體供應量少；植物基染料價格昂貴，每公斤在300～1 800元，是合成染料價格的5～10倍，僅適用于中高端市場；受產地、采摘時間等影響，色素含量和色澤不同，且染色沒有標準的生產工藝，染色后重現(xiàn)性差；大部分植物基染料在使用媒染劑后也不能達到很好的服用性能標準，染色牢度尤其是耐水洗和耐日曬色牢度較差；此外，天然植物基染料色譜少、給色量低、上染時間長、難以拼色混色，限制了其在產品開發(fā)中的應用。這些問題也是國內外研究人員尚未完全攻克的難點。以上因素中，色牢度問題最常被人詬病，天然植物基染色產品在日常穿著過程中及其在受到摩擦和清潔洗滌過程中容易褪色或日曬褪色，引起消費者反感，因此提高色牢度是擴大植物基染料應用范圍的關鍵[2]。通過染色前的改性處理、染料提取工藝優(yōu)化、選用不同媒染方法和媒染劑、固色后整理以及超聲波技術輔助等方法，都可以達到提高色牢度的目的。

1 改性前處理

色牢度是評價染料染色性能優(yōu)劣的重要指標。植物基染料多為有機物，其主要染色成分以化合物形式存在，分子量較大，染色時染料分子容易被吸附到纖維表面，難以向纖維內部擴散。一方面，在洗滌和穿著過程中，吸附在纖維表面的染料容易脫落，導致耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度較差；另一方面，一些染料受熱和光照時容易被氧化分解，導致耐日曬色牢度比較差。一般情況下，植物基染料與纖維的結合是通過氫鍵和范德華力2種弱相互作用連接，而電荷作用、纖維表面改性和染料結構改性則可以構建強相互作用，提高染料和纖維之間的結合牢度。這些改性方法已經得到了證實和應用。在染色之前對纖維和染料進行處理，常用的纖維改性方法是陽離子改性或蛋白質改性。除了纖維改性，一些研究人員嘗試對染料結構改性，同樣實現(xiàn)了提高染色效果和改善色牢度的目的。

1.1 纖維改性

1.1.1 陽離子改性

棉纖維一般可通過陽離子改性(季銨鹽、殼聚糖等)使纖維表面獲得正電性，而植物基染料一般帶有負離子，這樣降低了纖維和染料之間的斥力，有利于上染。

棉纖維含有大量羥基，為陽離子改性提供了條件，改性后棉纖維帶正電，與帶負電荷的植物基染料相互吸引，通過電荷作用增加了植物基染料上染的可能性，增強了染料與纖維間的結合力，使色牢度得到提升。

王利婭等[3]用陽離子改性劑AS對純棉織物進行改性，用梔子黃染色。改性后面料色牢度均有提高，耐日曬、耐水洗、耐摩擦色牢度都在4級以上。Manel等[4]采用陽離子改性劑改性棉織物，用紅甘藍染色，染色后織物得色深度和色牢度得到提高。

李珂等[5]用殼聚糖對棉織物改性，在直接染色時橘皮色素分子能與棉織物以結合力更強的離子鍵結合，改性后色牢度較改性前提高1～2級，達到3級以上，滿足服用要求。Mansour等[6]用殼聚糖對棉織物進行改性，用玫瑰茄色素染色，結果表明，改性后染色K/S值是改性前的2.75倍，耐日曬色牢度從2級提高到6級，同時耐皂洗色牢度和耐干摩擦色牢度達到5級，耐濕摩擦色牢度達到4級。

試驗及大生產證明，利用陽離子改性，可以有效提升植物基染料的上染百分率及耐水洗色牢度，但要對改性劑進行選擇，某些改性劑如使用不當，不僅會引起色光的改變，而且會引起耐日曬色牢度的下降。

1.1.2 蛋白質改性

研究發(fā)現(xiàn)，一些植物基染料可直接上染蠶絲、羊毛等蛋白質纖維，植物基染料對蛋白質纖維的親和力高于纖維素纖維。蛋白質改性正是因此而出現(xiàn)，常用于纖維素纖維上，使用蛋白質對纖維素纖維進行改性，纖維素纖維表面覆蓋一層蛋白質，使纖維素纖維具備蛋白質纖維的性質，能夠提高植物基染料染色的固色率和色牢度。

何楊等[7]用明膠蛋白處理棉織物，用茶多酚染色。茶多酚的酚羥基和明膠的極性基團(主要是肽基，還存在胍基、羥基、羧基等)發(fā)生氫鍵結合，有利于茶多酚的吸附，染色后織物耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度在3級以上。Pisitask等[8]用蛋白質處理棉織物，用楝樹植物基染料染色。改性后棉織物表面氨基增多，楝樹植物基染料富含單寧成分，通過染料和纖維間的庫侖力作用以及穩(wěn)定的單寧—蛋白質結構，使染色牢度得以提高。

1.2 染料改性

植物基染料分子結構多樣，在水中溶解性不同，與纖維的結合力也各不相同，通過染料改性可以改變染料的分子結構，提高其在水中的溶解度及與纖維之間的親和力，從而提高上染百分率和色牢度。這一方法適用于多種植物基染料，但在實際操作中比較困難，所以應用較少。李夢雅等[9]采用正丁醇反應對梔子黃進行化學改性，改性染料上染棉織物的耐酸、堿、汗?jié)n色牢度，耐日曬色牢度和濕耐摩擦色牢度等均提高1級。周峰等[10]采用重氮鹽偶合姜黃染料分子，產生新的共軛體系，引入新的電子基團，其耐日曬性能有了質的提升，耐日曬色牢度從2級提高至5級。同時重氮偶合增強了氫鍵和范德華力，織物的耐水洗色牢度有一定提高。丁思佳等[11]采用濃硫酸對植物靛藍進行改性，結果表明，改性后的還原靛藍具有可溶性，可上染羊毛纖維，且耐日曬色牢度可達4級，耐皂洗色牢度和濕耐摩擦色牢度均大于3級。

2 染料提取工藝優(yōu)化

改性前處理主要作用于染色之前，且無論哪種改性都是以纖維素纖維為主，使用范圍有限。而對染料提取工藝進行優(yōu)化，則適用于所有染料和纖維，也是生產過程中經常用來提高色牢度的方法。眾所周知，在染料提取過程中，各環(huán)節(jié)工藝參數的設置都會對最終的染色牢度產生一定的影響。在試驗過程中，通過單因素試驗、正交試驗等科學的試驗方法對工藝進行優(yōu)化，得出最佳的工藝組合，可以用于提高所提取染料的質量，從而提高天然植物基染料色牢度。除此之外，超聲波技術憑借其獨特的空穴效應，在提取染料時起到了很好的輔助作用，也有助于提高天然植物基染料染色牢度。

一般來說，天然植物基染料的制備可分為色素的萃取和色素的精制2個部分。色素萃取過程是把植物原料中的大部分成分溶出，而色素的精制則是通過物理或化學方法把色素萃取液中含有對染色不利的化學成分予以去除。植物基染料質量的好壞直接決定了后續(xù)染色加工織物的色光、色相、飽和度、上染百分率及色牢度。為了得到理想的植物基染料，對被提取物的粉碎程度、提取溫度、pH值、時間等工藝參數進行優(yōu)化，在一定程度上提升了織物的K/S值及色牢度。

婁婭婭等[12]用單因素試驗和正交試驗優(yōu)化了苧麻葉色素提取工藝。最佳提取工藝為氫氧化鈉質量濃度12 g/L，料液比1∶50，在100 ℃下提取60 min。此工藝下染色織物耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度均達到3級以上。徐靜等[13]利用60 mol/L乙醇為溶劑，料液比1∶10，60 ℃下提取135 min，提取的薄荷染料可直接上染絲織物，染色后絲織物的棉沾色牢度為4級，干耐摩擦色牢度為4～5級，濕耐摩擦色牢度為4級，達到國家優(yōu)級品標準。Salem[14]優(yōu)化了沒藥的水提取工藝，將干燥沒藥粉碎成細粉，混合在水中形成質量分數10%的溶液，在90 ℃下萃取90 min，對羊毛和蠶絲織物進行染色，染色后牢度為4～5級，且具有良好的抗菌活性。

超聲波輔助提取是將植物基染料置于水中進行超聲波提取的新方法，該方法包括超聲波處理、冷卻、過濾、濃縮、干燥等步驟，最終制成的染料顆粒小、染料滲透力強、色牢度好。段黎昊等[15]用超聲波輔助提取藏藥小檗皮染料對棉織物染色，結果表明直接染色和同媒染色色牢度相當，耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度都達到3級以上。王田[16]用超聲波輔助提取的決明子染料上染蠶絲織物，染色后織物的干、濕耐摩擦色牢度分別為4級和3級，耐皂洗色牢度和耐日曬色牢度均為4級，達到商用染料的色牢度水平，同時賦予織物優(yōu)良的紫外線防護性能。

對染料提取工藝進行優(yōu)化，利用技術手段，從染料提取角度出發(fā)，提高染料提取率及純度，有利于提高染色牢度。但不同的植物，所含染料性質不一，提取方法多樣，影響因素較多，對提取染料的技術手段開發(fā)就顯得尤為重要。

3 染色工藝優(yōu)化

3.1 染色工藝優(yōu)化

天然植物基染料的上染百分率與染色工藝密切相關。比如與時間相關聯(lián)，但并不成正比，染料分子在較高溫度時動能較大，有利于向纖維轉移，但是溫度過高也可能破壞染料結構使其失去染色能力，pH值為染色創(chuàng)造環(huán)境，影響金屬離子和染料分子及纖維之間的結合。因此，對染色工藝優(yōu)化，能夠提高織物K/S值和色牢度。

祖倚丹等[17]以溫度、時間、pH值為變量，設計了27組直接染色和27組預媒染染色試驗方案，探究欒樹葉色素對蠶絲面料的最優(yōu)工藝，當溫度100 ℃、時間60 min，pH值為5時，直接染色和媒染都具有優(yōu)良的耐日曬色牢度，耐日曬色牢度為4～5級。徐靜等[18]通過正交試驗探究出洋蔥皮染色蠶絲織物的最佳工藝為媒染劑質量濃度50 g/L，溫度70 ℃，時間40 min，浴比1∶90。染色織物耐皂洗色牢度達到4級，耐干、濕摩擦色牢度分別達到5、4～5級，均可滿足服用要求。Haji[19]用響應面法對小檗葉DC染色羊毛進行優(yōu)化，得出提高染料用量和染浴溫度可提高染料K/S值，提高染浴pH值和媒染劑用量則降低K/S值。最佳pH值、染料用量、染色溫度和媒染劑用量分別為5、146%(owf)、76 ℃和3.8%(owf)。在最佳條件下染色的樣品耐水洗、耐摩擦色牢度和耐光色牢度均在3～4級以上。

超聲波輔助染色是利用超聲波對染料的物理形態(tài)會產生一定的影響，染色過程中通過空穴效應引起一系列振蕩、攪拌、分散、除氣等動力學過程，促進染料分子和纖維的結合，提高染料的上染百分率，并顯著增強了染色織物的可染性、染色深度和色牢度。馬笑飛等[20]采用超聲波輔助姜黃上染棉織物，能有效提高姜黃染料的染色深度，耐摩擦色牢度達到4～5級。吉婉麗[21]發(fā)現(xiàn)超聲波不僅可以提高黃連染料在苧麻織物上的色牢度，而且織物皂洗后色澤變得鮮艷，耐摩擦色牢度提高0.5級，耐皂洗色牢度為4級。Guesmi等[22]利用天然染料梨果仙人掌黃素對改性腈綸織物進行超聲波染色，結果表明超聲波法表現(xiàn)出比傳統(tǒng)方法更好的上染百分率、耐光性和耐洗性。

雖然優(yōu)化的染色工藝能夠提高色牢度，但是由于植物基染料的結構均不相同，每種染料的最佳工藝均具有獨一性，這就給染整工作者帶來困難，也影響到植物基染料染色的產業(yè)化推廣與應用。

3.2 優(yōu)選媒染方法

盡管可以通過對染色過程中的工藝參數進行優(yōu)化來提高色牢度，但在生產過程中工藝沒有統(tǒng)一的標準，對色牢度的提升也存在不可預測性，所以在生產中會選擇媒染法，直接加入媒染劑來提高色牢度。市面上供應的植物基染料很多都屬于媒染型染料。其染色原理與合成染料中的絡合染料(媒介染料)染色原理相類似，采用媒染法提高色牢度是可行的。媒染方法一共有3種，媒染劑種類則較多，媒染方法和媒染劑組合可以產生多種染色方法，針對不同種類的染料和纖維特性，選擇不同的媒染方法和媒染劑，是提高染色牢度的主要研究內容。

3.2.1 媒染方法

采用媒染染色要選取適當的媒染方法，媒染方法按照媒染劑上染纖維和染料上染纖維的時間先后分為預媒染、同媒染和后媒染3種。預媒染階段纖維與媒染劑先結合，與染料后結合；同媒染階段媒染劑和染料混合在一起，在同一浴中完成上染和絡合；后媒染階段纖維與染料先結合，與媒染劑后結合。由于結合順序的不同，離子鍵、配位鍵、氫鍵等結合力的產生順序不同，導致染色效果的差異，但不同媒染方法對色牢度的提升都有積極的作用。

3.2.2 預媒染

柯貴珍等[23]用紫蘇對棉織物染色，結果發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)染色的色牢度相比，銅鹽預媒染對顏色有明顯的增深作用，耐皂洗色牢度可達3～4級，較直接染色提高1級。姚國琦等[24]用海帶色素上染桑蠶絲，發(fā)現(xiàn)預媒染色織物較好，比后媒染有更高的色深值，耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度都能達到4級。這可能是預媒染時媒染劑先與纖維結合構成穩(wěn)定的結構，然后結合染料形成絡合物固著在纖維上，得色量較高且色牢度提升明顯。

3.2.3 同媒染

虞琳等[25]以天然葡萄籽提取物對蠶絲染色，以銅鹽、鐵鹽、鋁鹽為媒染劑，各自采用預媒染、同媒染、后媒染進行試驗，除了鐵鹽在后媒染時效果較好，其他媒染劑均在同媒染時達到最好效果，且耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度都達到4級以上。李志剛等[26]用紫甘藍和板栗殼染料上染羊絨，結果表明采用同媒染可以減少二次處理對纖維可能帶來的損傷?？椢锷先景俜致试?0%以上，耐皂洗色牢度和干耐摩擦色牢度均達到4級，符合羊絨織物的染色質量要求。

3.2.4 后媒染

羅亞雄等[27]用魚腥草染色蠶絲織物，發(fā)現(xiàn)采用鐵鹽后媒染方法染色，染色織物顏色最深，耐日曬牢度最好，達到4級，耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度在3～4級以上。劉立軍等[28]采用蕎麥殼色素對羊毛織物進行染色，選用3種媒染劑和3種媒染方法，結果表明以鋁鹽為媒染劑的后媒染工藝染得織物的K/S值最大，得色最深，耐皂洗色牢度也在4級以上。

3.3 優(yōu)選媒染劑

選定媒染方法后，媒染劑的選擇也至關重要，在染色過程中，正是以媒染劑為媒介連接纖維和植物基染料共同形成穩(wěn)定的配合物來提高色牢度。媒染劑可以增強耐摩擦、耐皂洗、耐日曬等染色牢度。一些重金屬如鉻鹽會對人體和環(huán)境產生危害，所以在染色中使用的都是常規(guī)的非鉻金屬媒染劑，如鐵鹽、銅鹽、鋁鹽等[29]。含銅、鉻、鐵、錳的媒染劑耐光色牢度較好，含錫媒染劑耐摩擦色牢度和耐汗?jié)n色牢度較好。天然媒染劑中常用單寧酸，也可以從植物中提取精煉而成，這類環(huán)保型媒染劑是未來研究的重點。此外，稀土媒染劑在提高色牢度方面也有明顯的效果。將多種媒染劑混合使用，在提高染色牢度方面，尤其是耐日曬色牢度方面作用明顯。

3.3.1 金屬媒染劑

金屬媒染劑包含銅鹽、鐵鹽、鋁鹽等，適用于各種植物基染料和纖維，其原理是以金屬離子為中心形成配位化合物，使染料、金屬離子和纖維間形成配位鍵結合，如棉織物用金屬媒染劑處理后，由于金屬媒染劑在棉纖維表面形成新的絡合基團，用于吸附色素分子發(fā)生配位絡合，不僅可以有效提升棉織物的染色深度，還可提高染色牢度。

胡艷麗[30]研究了鋁鹽、鐵鹽和銅鹽改善檳榔色素上染棉/苧麻織物色牢度低的情況，在染液中產生氫鍵和“纖維素纖維—金屬媒染劑—檳榔色素”配合物。用鐵鹽媒染時K/S值最大，耐摩擦、皂洗和日曬色牢度均在3～4級以上。黃旭等[31]以鐵鹽、鋅鹽和鋁鹽為媒染劑對蠶絲織物染色。采用鐵鹽媒染時，鐵離子與蠶絲、染料之間形成穩(wěn)固的絡合結構，有助于染料在纖維上的附著，耐皂洗、耐干摩擦和耐日曬色牢度達到4～5級。劉瑾姝等[32]采用不同媒染劑用于秦皮染料染色羊毛過程，比較K/S值得出銅媒染效果最好。與直接染色相比色牢度均有提升，耐摩擦、耐皂洗色牢度都在4級以上。Yan 等[33]研究了鐵鹽和鋁鹽對槐花上染絲織物的影響，經媒染后織物上染率提高，染色牢度均達到4級，還豐富了染色織物的色相。Jia等[34]研究了鐵鹽、鋁鹽和銅鹽對像樹皮上染柞蠶絲植物的影響，媒染后織物色牢度明顯提高，耐光色牢度達到4～5級，同時染色織物具有良好的抗紫外線性能和抗菌性能。

3.3.2 天然媒染劑

天然媒染劑主要以單寧酸為主，同樣適用于各種染料和纖維，是一種環(huán)保型媒染劑，單寧酸的酚羥基能夠使染料和纖維之間形成連接，提高二者結合力，其作用機制與金屬媒染劑相似，以氫鍵和交聯(lián)為主，其他從植物中提取的天然材料如姜黃素和桃金娘等同樣可以起到提高色牢度的目的。

張靜[35]在指甲花色素染色滌綸織物過程中發(fā)現(xiàn)，采用單寧酸為媒染劑有利于提高染色牢度和防紫外線性能，染色后耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度在4級以上，且防紫外線線能力有很大提升。賈艷梅[36]以單寧酸為媒染劑，用黃連染色桑蠶絲織物。分子中大量的—OH與蠶絲纖維和黃連染料通過多點氫鍵的方式結合。染色后織物耐摩擦牢度可達3級，且具有優(yōu)異的抗紫外線性能。Adeel[37]在紅花提取液染色蠶絲織物時，采用姜黃素和指甲花醌作為天然媒染劑，不僅染出了高色彩深度，而且與化學媒染劑相比，也有堪稱優(yōu)秀的色牢度性能，常規(guī)色牢度均在4級以上。Hosseinnezhad[38]在茜草和蘆丁染色羊毛紗線過程中，采用桃金娘提取物作為媒染劑，紗線，媒染劑和染料分子之間形成有效連接，染料通過分子間氫鍵自締合能力提高了色牢度，耐皂洗色牢度達到4～5級，耐日曬牢度中等，耐摩擦色牢度良好。

3.3.3 稀土媒染劑

與天然媒染劑相似，稀土元素也是環(huán)保型媒染劑，無毒、無害、純天然，具有空軌道，可以形成絡合物，在媒染過程中形成染料、稀土、織物三元或者多元絡合物，同時稀土在染色過程中具有類似電解質的性質，起到促染作用，能提高染色深度和色牢度。

李珂等[39]在橘皮色素對棉織物染色時，以稀土氯化鈰和氯化鑭為媒染劑，染色織物的耐干、濕摩擦色牢度均為3～4級，耐水洗沾色色牢度為4級，褪色色牢度為3～4級。孟春麗等[40]在黃連染色蠶絲織物時，以氯化稀土為媒染劑，染色后蠶絲織物沾色、褪色和濕耐摩擦色牢度較直接染色織物高0.5級以上，干耐摩擦色牢度和棉沾色牢度均達5級。Zheng等[41]采用稀土化合物對苧麻織物進行預媒染和后媒染，結果顯示與常用的金屬媒染劑相比，可以大大減少天然染料的用量，顯著提高耐洗、耐摩擦和耐日曬色牢度。

研究發(fā)現(xiàn)，采用稀土鈰為主原料的氯化稀土混合物作為媒染劑，取得很好的染色效果和色牢度。

3.3.4 復配媒染劑

除了單獨使用媒染劑，研究人員也嘗試將媒染劑復配使用，復配媒染劑是指2種及2種以上不同媒染劑復配后進行媒染染色，根據媒染劑種類不同可以分為金屬/金屬復配媒染劑、金屬/天然復配媒染劑、天然/天然復配媒染劑。

Rather[42]使用阿拉伯金合歡染色羊毛過程中，以鋁鹽、鐵鹽和氯鹽為媒染劑，將二元和三元金屬鹽組合復配，顏色參數的統(tǒng)計分析證實金屬鹽在不同組合中具有協(xié)同作用。采用不同的金屬鹽組合對羊毛染色，可得到36種色牢度性能優(yōu)良至極佳的色系。變色牢度在3～4級，耐光、耐摩擦和耐皂洗色牢度都在4級以上。Adeela[43]在使用阿君樹皮染色羊毛過程中，采用9%(owf)的姜黃提取物和5%(owf)的鐵鹽復配作為前媒染劑，9%(owf)的姜黃提取物和8%(owf)的鐵鹽復配作為后媒染劑，可獲得可接受的染色性能。Rather等[44]研究了鴨嘴花對羊毛紗線的染色，采用五倍子、阿拉伯樹膠以及石榴皮兩兩復配進行媒染染色，織物色相豐富，染色牢度都在4～5級。

目前，金屬媒染劑使用較多，對植物基染料的色牢度提升效果也比較顯著，但是其中的一些含有鉻、鈷、銅等重金屬離子，對消費者健康有害，對環(huán)境有污染。因此，尋找環(huán)保型天然媒染劑成為提高植物基染料色牢度的新趨勢。

4 固色后整理

一般而言，經過媒染作用后植物基染料色牢度已經能夠得到很好的提升，但在加工過程中，同一植物基染料使用不同的媒染劑，色光可能發(fā)生變化，而且變化可能比較大，因此，有的研究人員選擇采用固色劑的方法來提高色牢度。根據我們的試驗表明，利用固色劑來提高色牢度時所產生的色變很小，能被客戶所認可。

固色主要用在后整理階段，通過適當的固色劑增強纖維和染料之間的連接作用。交聯(lián)型固色劑帶有2個或2個以上的活性基團，在一定條件下起到染料和纖維的架橋連接作用，從而提高染料的固著率和染色色牢度。成膜型固色劑可以自身交聯(lián)，形成網狀大分子，在纖維表面形成一層透明薄膜，將染料牢固地包覆在纖維上，從而提高色牢度。

焦林等[45]在用決明子提取液染色亞麻織物過程中使用固色劑處理，固色劑在纖維和染料之間引入共價交聯(lián)，明顯的提高了染色織物的色牢度，耐摩擦和耐皂洗色牢度都達到4級以上。夏建明[46]利用天然龍膠、蘆薈等30多種植物的榨出液進行提純濃縮，制得天然固色劑ZF，用于棉織物染色。經測試，固色劑ZF不含甲醛、致癌芳香胺等有害物質，且通過在棉織物表面交聯(lián)成膜，氫鍵分子間力作用能提高耐皂洗色牢度1～2級，提高耐摩擦色牢度0.5～1.0級。焦林等[47]在大黃染色天絲織物過程中，比較了固色劑和媒染劑的染色效果，結果表明經固色劑預處理的織物染深性和染色牢度明顯改善。染色后的耐摩擦色牢度和沾色色牢度較高，變色色牢度有一定改善，超過了金屬鹽媒染效果。

5 組合使用

以上方法單獨使用均可以提高色牢度，在生產過程中其順序并不沖突，因此也可以組合使用。組合使用是在染色前后對染料提取及纖維染色不同階段中采用相應提高色牢度的方法，使得最終染色工藝中應用2種及2種以上方法來提高色牢度。

陳鎮(zhèn)等[48]采用細胞破壁技術提取艾葉色素，以鋁鹽為媒染劑，預媒染色法效果最佳，在優(yōu)化工藝下，棉織物染色K/S值4.658，色差小，耐摩擦、耐皂洗色牢度及手感均在4級以上。張鈺[49]以乙醇和纖維素酶為溶劑，采用超聲波輔助提取板栗殼色素，優(yōu)化后提取工藝為溫度60 ℃，料液比1∶20，纖維素酶質量濃度10 g/L，時間120 min。對苧麻/棉織物進行陽離子改性，用鐵鹽后媒染染色K/S值最大4.725，且染色牢度均高于3～4級，織物具有較好的抑菌性和抗氧化性。洪浩月等[50]采用超聲波輔助提取石榴皮染料，以鋁鹽預媒染染色，優(yōu)化后的染色工藝為pH值5，浴比1∶50，溫度80 ℃，時間70 min。染色后織物耐摩擦和耐皂洗色牢度都在4級以上，且對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有一定抑制效果。

6 技術應用與展望

6.1 天然植物基染料的大規(guī)模推廣應用

植物基染料提取自植物的根、莖、葉等部位，提取率較低、價格高昂、且色牢度較好的色譜較少。因此，擴大植物基染料來源、提高色牢度、降低成本以及增加色譜是天然植物基染料能夠大規(guī)模應用的重要研發(fā)方向。

同時，將天然植物基染料與藍染、蠟染等非物質文化遺產相結合，探索其在現(xiàn)代化生產設備和技術條件上的應用，對非遺的傳承保護和天然植物基染料的發(fā)展大有裨益。植物基染料對絲綢、羊毛等蛋白質纖維親和力好，可直接染色，結合植物基染料抗菌防蟲、防霉除臭等保健特性，可以開發(fā)功能性高端紡織品，建立植物染品牌，開拓市場。

6.2 天然植物基染料的技術創(chuàng)新發(fā)展

植物基染料的染色，依然存在不少問題，如化學改性劑、化學固色劑、非環(huán)保媒染劑、化學柔軟劑等的使用，失去了染色紡織品的“植物性”“天然性”，急需開發(fā)“植物基、礦物基助劑”，配套應用于植物基染料的染色，實現(xiàn)真正的“植物性”“天然性”。加強開發(fā)天然環(huán)保媒染劑、加強媒染劑的復配研究，提升媒染劑對色牢度的改善效果。植物基染料生態(tài)特性顯著，與環(huán)保型織物、天然媒染劑相結合，染色后面料不殘留化學助劑，可以應用到純生態(tài)紡織品的開發(fā)研究之中。

6.3 天然植物基染料推動產業(yè)發(fā)展

植物基染料推動的是一個可持續(xù)發(fā)展的全新產業(yè)鏈，能夠實現(xiàn)種植、制造、穿著及服裝廢棄后降解全過程的有機化，有利于解決當前經濟發(fā)展所面臨的嚴重的資源和能源短缺以及環(huán)境污染問題，符合綠色、循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的國家戰(zhàn)略。天然植物基染料的發(fā)展將帶動產業(yè)鏈技術的創(chuàng)新發(fā)展，創(chuàng)造產品的高附加值，其不同于合成染料的差異化發(fā)展也將成為行業(yè)亮點，不但可以推動產業(yè)升級，為產業(yè)經濟增長創(chuàng)造新的拐點，而且能夠豐富染料種類，增添市場活力，為印染廠創(chuàng)造新的增長盈利點。浙江、江蘇、山東以及云南等多家企業(yè)均將植物基染料的發(fā)展作為未來企業(yè)發(fā)展的重心，植物基染料在染整行業(yè)中的影響正日漸擴大。

7 結束語

天然植物基染料從重返人們視野，到現(xiàn)在備受人們推崇和消費者喜愛，隨著市場的擴大，也會得到越來越廣泛的應用。天然植物基染料來源于自然，具有安全環(huán)保的特點，抗菌保健等功能，且通過人工培育和基地種植的方法能不斷再生，盡管天然植物基染料在產業(yè)化的進程依舊面臨著一些問題，比如提取量較少、色牢度較低、價格相對較高、色譜不全等問題，但隨著研究的深入和新技術的不斷突破，必將帶動天然植物基染料的蓬勃發(fā)展。