3.2 改变应用性能的局限性
天然染料对纺织纤维的亲和力很小，导致染色牢度差的问题,即使采用多种媒染剂也仍难达到要求,尤其是日晒牢度和皂洗牢度。传统的天然染料染色方法还存在着给色量低,染色时间过长等问题。另外,大部分天然染料在染色时都要使用媒染剂,传统的媒染剂大多含重金属离子,其中有许多被列入生态纺织品所禁用的名单。
为此,我国的染色工作者用稀土—柠檬酸络合物作为天然染料的媒染剂对苎麻纤维进行了染色实验。稀土离子可作为中心离子和作为配位体的染料离子络合。此外,它还具有类似电解质的作用,有促染性。纤维素纤维经处理后其表面具有大小不等的孔穴,由此稀土离子可进入纤维的非结晶区甚至结晶区的边缘,与染料分子及纤维素分子形成多元络合,从而提高染色牢度。这一多元络合体系的形成使染料能够抗击因溶液pH值波动而产生的色光变化。
4 天然染料研究的进展
4.1 天然染料的新来源
人们一般认为天然染料都来源于植物、动物和矿物,其中又以植物染料为主。但是,现在人们发现细菌、真菌、霉菌等微生物产生的色素也可作为天然染料的来源。
英国研究人员指出:掌状革菌、粗毛纤孔菌等大型真菌都可以作为天然染料用于染色。日本蚕丝昆虫农业技术研究所与蚕丝商社合作研究,发现了能产生青紫色色素的微生物,并将其用于染色。霉菌色素也可用于染色。我国的研究人员尝试用红曲米色素来染丝绸,获得了美丽的深红色。经测定，这些微生物都是非病原菌。因此，这种色素是安全的。
4.2 提取和处理天然染料的新方法
天然染料中大部分是植物染料，其色素分别存在于花、果、皮、茎、叶和根中，如何提取色素是天然染料应用时首先要解决的问题。大部分植物色素是可溶于水的，故对植物染料一般直接用水萃取。将植物的含色素部分粉碎后，在水中浸泡一定时间，再加热煮沸20—30 分钟，所得的溶液即为染液。但这样制得的染液染料粒度大，影响染色牢度。
为提高色素萃取的效能，有研究人员用乙醇代替水为溶剂。将植物染料粉碎后，放人密闭容器中，倒入95%的乙醇，浸渍24 小时后，将溶液倒出，再用同样的乙醇浸渍6 小时，重复两次。最后将所有的溶液混合后，进行过滤，即可作为染液。这解决方法之一是利用生物工程的方法培育植物。现在利用生物工程的方法已人工培育了紫草、茜草等多种植物，由于生物培养的方法可使细胞生长速度大大加快,这样使得天然染料的生产可以不依赖于自然界的植物,且产量大幅度提高。其次,开发天然染料等同体也极具价值。这种染料结构与某种天然染料完全一致,是一种等同体,同时又是化学合成生产,其纯度高、性能稳定、原料丰富、不与粮食争地、可以大规模进行生产,只要不含有重金属等有害杂质,其安全性无问题,成本也比天然提种方法尤其适用于那些难溶于水的染料。
目前有研究表明用超声波法对染液进行处理，可改善染色效果。其原理是:利用超声波分散作用时的空化现象，使液体中的微气泡周围产生上千个大气压的压力，使染料解聚，从而获得微粒径的染料，改善染色效果。
4.3 染色方法的进展
传统的染色方法是将萃取后的染液直接应用于染色，但有些天然染料在水中的溶解度小，为了达到一定的染色深度，往往需要染几次。试验表明对这类染料采用加分散剂的方法，效果很好。用阴离子或非离子表面活性剂使染液中的染料颗粒得以分散，这样染液可形成较稳定的分散体系，而且织物和染料接触的机会也增多，上染速度也加快。染料的水溶性越小，加分散剂染色的效果就越明显。
4.4 应用领域上的新进展
自合成染料问世以后,天然染料就逐渐退出织物染色领域,合成纤维出现时,天然染料已很少在织物染色上使用,所以天然染料的染色实践只是对棉、麻、丝、毛等天然纤维染色。近年来,随着人们对天然染料兴趣的高涨,人们开始尝试用天然染料染合成纤维。
4.4.1 用天然染料染聚酯纤维
茜草、紫草和大黄等天然染料的色素结构中都有蒽醌或萘醌,与分散染料的结构十分类似。它们的分子量很小,并具有疏水性。用这几种染料对聚酯纤维进行染色试验,热力学研究表明这些天然染料对聚酯纤维有很高的亲和力，染料吸附饱和值也很高,说明大量的染料被吸附在聚酯纤维上。其吸附等温线符合分散染料染聚酯的Nernst等温线,这表明这些天然染料上染聚酯的机理类似分散染料。
4.4.2 用天然染料染聚丙烯腈纤维
热力学研究结果表明:天然染料黄檗中所含的小檗碱是可以用来染丙烯腈纤维。其染色机理符合ngmuir吸附等温线。这表明带正电荷的染料可以和带负电荷的纤维形成离子键,使染料吸附在纤维上。
4.4.3 天然染料染腈纶
试验表明，用Chavlikodi染料对腈纶织物染色,可得到黄棕色和暗橙色。氯化亚锡和明矾作为媒染剂时,上染率高。用硫酸铜时,耐光牢度很好。
5 前景展望
天然染料特适合应用于开发高附加值的绿色产品，用天然染料染色的织物，其发展前景非常看好。天然染料的优越性能在以下几个方面表现尤为突出。
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