毕业设计（论文）-板栗壳天然染料的媒染剂的选择及染色工艺研究.doc

西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）1前 言本课题研究板栗壳天然染料的媒染剂的选择及染色工艺板栗, 俗称栗子，富含糖、淀粉、蛋白质、脂肪及多种维生素和矿物质板栗深加工的规模使板栗壳数量急剧增加目前板栗壳多用于燃料，其余均被扔掉，其色素资源未得到充分应用[1]板栗壳中含有黄酮类物质, 不仅可作为一种天然棕色染料对纺织品进行染色, 还具有抑菌、防紫外线辐射等功能因此, 从板栗壳中提取棕色天然染料并应用于纺织品染色, 使板栗壳变废为宝, 具有较大的社会经济效益本课题主要针对其染色性能进行研究，将其作为某些化学染料的替代品，利于环保，同时利于废物利用本课题在前人已作的研究中，主要将其作为一种染料进行染色研究，通过选用理想的媒染剂、优化染色工艺，优化染色过程和染色条件达到板栗壳染料的最佳利用，并将其与传统染技--蜡染结合起来提高其附加值，具有良好的经济效益和社会效益课题研究的主要内容包括：(1)板栗壳天然染料的提取(2)媒染剂的选择与确定(3)板栗壳染料染色方法的选择和确定(4)染液pH值、温度、染色时间等工艺参数的优化(5)对丝织物染色效果评价与分析(6)板栗壳天然染料与蜡染相结合西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）2第1章 天然染料的多样性和应用研究发展1.1 天然染料的发展天然染料主要来源于植物、动物、微生物等。

其中最主要来源于植物历史上，植物染料在丝绸生产工艺上的应用更是达到了炉火纯青的地步几千年来，丝绸是我国传统出口商品中国的丝绸精品——锦、绣，不仅是高贵的服饰材料，同时也是艺术珍品这些用天然染料中的植物染料染色，而制成的绚丽多彩的丝织品，铸就了中国丝绸的辉煌合成染料迅速替代植物染料是近百年的事，由于产量、染料的制备技术等方面的原因，更由于植物染料染色工艺复杂，能源消耗大，颜色重现性差，少数染料对酸和碱的作用过于敏感等问题，所以，20世纪50 年代后植物染料染色已经退出大工业生产，在大城市中已经难觅踪迹但植物染料的染色至今仍然在一些地区使用，它与我国的一些传统染色工艺扎染、蜡染相结合，成为特色鲜明的传统产品21 世纪以来，随着人们对环保及其自身保健的日益重视，研究发现很多合成染料对人体皮肤有刺激作用，甚至导致皮肤病及诱发癌症等，其中以分散染料和酸性染料尤为突出，而天然染料则以无毒无害、无污染而独树一帜同时，天然染料的染色产品色调独特别致，迎合人们追求个性化、多样化的口味，以及部分染料兼具部分保健功能的特点，这与目前全球性绿色革命不谋而合因而，天然染料的染色及应用又重新引起了关注[2]1.2 天然染料的定义和分类根据英国染料和染色家协会给出的定义, “天然染料”是指从植物、动物或矿产资源中获得的、很少或没有经过化学加工的染料。

天然染料的分类可以西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）3有很多种方法, 如按来源、字母顺序、化学结构、俗名等排序在《染料索引》(C.I.) 中, 天然染料是按化学结构和应用分类的1.2.1 按来源分类天然染料根据来源可分为植物染料、动物染料和矿物染料植物染料是从植物的根、茎、叶或果实中提取得到的染料, 如茜草、紫草、苏木、靛蓝、红花、石榴、冬青、杨梅、柿、扼子、桑、茶[3]等； 动物染料数目较少, 主要有虫( 紫) 胶、胭脂红虫和虫胭脂等从昆虫中提取的染料；矿物染料是各种无机金属盐和金属氧化物, 且一般不溶于水, 通常被用作颜料使用, 只有少数作为染料使用植物染料是最主要的天然染料, 也是本文讨论的主要内容1.2.2 按颜色分类按颜色分类按颜色分类是指按纤维或织物染色后的颜色对天然染料进行分类:有红色、黄色、蓝色、棕色和其它颜色的天然染料已统计的天然染料中以黄色和红色品种最多, 蓝色、绿色和黑色最少红色染料不像黄色染料那样大量存在于自然界中，大多数红色染料隐藏在植物的根、树皮或暗灰色昆虫的躯体中尽管红色染料的来源有限，但它们在一种植物中存在大量色基，因此容易提取。

胭脂虫红是最漂亮的红色天然染料，存在于寄生在仙人掌上的胭脂虫红虱的体内，但较主要和常用的天然红色染料是茜草和紫胶；黄色是最生动的、也是自然界存在的所有色相中最充足的染料可产生黄色染料的植物的数量比可产生其它颜色染料的植物的数量要多得多姜黄染料是姜黄的衍生物，是天然来源黄色染料中最有名和最鲜艳的染料之一；从古到今,靛蓝一直是最主要和最常用的蓝色染料之一，它是从生长在亚洲、非洲、菲律宾和美国等地的一种植物的叶子中提取的；儿茶棕染料是从一种名为儿茶的木材中提取的，这种树主要生长在印度等地[4]1.2.3按化学结构分类( 1) 吲哚类: 靛蓝、菘蓝、泰尔红紫等西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）4( 2) 蒽醌类: 茜草、胭脂红、胭脂虫粉等 3) α- 萘醌类: 指甲花、胡桃、紫草等西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）5( 4) 黄酮类: 黄木犀草、杨梅、黄芩、槐花等 5) 双酮类: 姜黄等西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）6( 6) 查尔酮类: 红花等 7) 二氢吡喃类: 苏木、巴西木 8) 类胡萝卜素类: 藏红花、胭脂树橙等。

9) 异喹啉类: 黄柏、黄连等 10) 花色素类: 凤仙花、杜若等西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）7( 11) 叶绿素类: 山蓝叶等 12) 多元酚类( 鞣酸) : 五倍子、茶叶、胡桃、栗等从目前已知的天然染料的化学结构式可以看出, 大多数天然染料对纤维是非亲和性的天然染料大多没有水溶性基团( 某些天然染料以配糖体的形式存在, 有一定的水溶性)；有很多的亲水性基团- OH, 并且大多以酚羟基的形式存在； 很多的天然染料具有络合配位结构基团, 可以借助媒染剂染着在纤维上, 实际上许多天然染料在染色时也的确需要借助媒以提高上染率和染色牢度, 同时也可以丰富天然染料染色成品的色谱范围；也有少数天然料, 如: 黄柏、黄连, 类似碱性染料, 水溶性很好, 染液能够直接吸附在纤维上, 无需媒染[5]1.3 天然染料的研究现状天然染料有良好的环境相容性和药物保健功能, 引起了许多国家染料研究和应用机构的关注日本、印度等国家都在进行天然染料染色的研究日本专门成立了“草木染” 研究所, 应用现代科学技术对天然染料进行开发日本蚕丝昆虫农业技术研究所和蚕丝商社合作发现了具有紫色色素的微生物并将之用于染色。

日本技术人员用生物技术还开发了大戟属植物染料日本晃立公司批西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）8量开发了棕、绿、蓝只个色系的植物染料[6], 用这只个色系组合再拼染其它色泽大和染工公司推出“草衣染色” , 形染公司推出“靛蓝印花” 日本用天然染料染色的纺织品有“西阵织” 、 “京友禅” 、 “大岛绸” 等多种品牌, 这一系列“草木染” 纺织品被用做衬衫和睡衣的面料, 或用于床单、被罩等家纺产品印度研究人员在天然染料研究方面也做了大量工作, 先后开发了用白杨树皮和凤仙花做的染料, 并对杏树叶染纱线、皮染尼龙和茶叶染羊毛进行了研究和开发近年来, 我国对天然染料的开发也正在积极的探索之中, 中科院大连化学物理研究所、北京服装学院和苏州大学等单位均有研究人员在从事天然染料染色方面的研究中国纺织科学研究院已制得天然黄（IR-Y）和天然绿(TR-Y), 用于棉和丝绸的染色在第19届北京针织品秋季展销会上推出的“ 铜牛牌”系列童装, 系纯天然植物染料染成的江苏三毛集团开发了用植物染料制成的高支天素丽绿色环保型高档面料, 该产品已于2000年11月通过省级鉴定这种产品既符合国内外精纺毛料高支轻薄化、功能多样化的要求, 又符合目前国际上倡导的环保型天然面料的要求。

除织物染色外, 我国科技工作者还积极探索天然染料在其它领域的应用第一军医大学用天然染料配以珍贵的水貂油制成的貂油彩色炯油膏, 目前已投放市场衡水锦华乐器制作有限公司应用天然染料对高档琴着色, 以实现古意大利琴的着色风格[7]1.4 板栗壳的研究现状板栗壳天然染料是从板栗壳中浸提出来的一种红棕色天然染料，可广泛用作于食品、日用化学品和药品的着色剂[8]，近年来，食品行业研究人员对板栗壳色素进行了一系列的研究，主要集中在色素的提取工艺及稳定性研究上，研究表明板栗壳天然色素提取工艺简单，成本低廉，是一种性质比较稳定的无毒、无污染的、具有着色和营养双重作用的天然色素，具有良好的开发价值利用板栗壳色素对织物进行染色的相关研究也略有报道西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）91.5天然染料的前景展望合成染料问世以后, 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, 随着人们对安全健康和生存环境的关注, 天然染料重新回到人们的视野, 人们开始尝试用天然染料染合成纤维天然染料特适合应用于开发高附加值的绿色产品, 天然染料应用及其发展前景非常看好, 以下几个方面表现尤为突出。

1.5.1保健内衣制品及儿童服饰如今, 人体舒适和保健的绿色纺织品将成为家庭健康消费的最基本内容大部分内衣、睡衣等贴身衣物, 以及儿童服装对染整加工的环保生态要求也就更高了天然染料大都有药物作用, 有的可抗菌消炎, 有的可活血化淤, 有的可防紫外线, 而且对人体危害小所以用天然染料染制的纺织品将会成为保健内衣及儿童服饰的生力军1.5.2家纺产品随着人们生活水平的提高, 家纺产品将由经济实用型向功能型和绿色环保型转化由天然染料染制的床单、被罩、浴巾等家纺产品必然会因符合生态环保标准和具有医疗保健功能而受到人们的青睐1.5.3装饰用品天然染料染制的装饰用品在欧美地区尤其受到欢迎和喜爱例如将天然染料染色与我国传统的扎染、蜡染艺术相结合, 则会大大提高产品的档次这些染色的面料也同样大受欢迎这些天然染料染色的扎染等产品在进入日本等国家时都成为免检产品1.5.4高档真丝, 毛织物天然染料对丝、毛有很高的亲和力, 大部分植物染料都可以在温和的条件下被丝纤维吸收, 有些染料可以对真丝直接染色发色效果好, 颜色鲜艳丰富可以满足丝、毛高档面料的高支轻薄化、功能多样化的要求, 又符合目前国际上倡导的环保型天然面料的要求。

西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）101.5.5新型纺织品许多天然染料因其特殊的成分和结构应用于新型功能性纺织品的开发例如大黄防紫外线织物, 大豆蛋白纤维织物等的染色染色牢度好, 色泽鲜艳稳定使织物功能性更强1.5.6食品合成色素对环境的严重污染和食品污染给人类的健康带来不容忽视的危害,一部分合成色素已被证实对人类健康有明显的影响而被禁用食用色素的短缺促使人们又将视线转移到天然产物中，从大自然中提取各种各样可供食用的天然色素用于食品、饮料中作色素添加剂天然色素不仅富有色泽，而且安全，无毒害，有的天然色素还有一定的生理作用，具有防病治病的效果1.5.7日用品天然染料还可以用做唇膏的色泽增强剂、美肤美发染料替代含重金属等有害物质的添加剂因某些染料的护肤作用还有望开发出效果更出众的产品不但安全环保, 而且有自然芳香同样也可以应用于造纸的行业另外人们也发现在细菌、真菌、霉菌等微生物产生的色素也可作为天然染料的来源, 这会使天然染料的来源、颜色种类、适用领域等方面得到极大的丰富[9]西安工程大西安工程大学本科毕业设计（论文）学本科毕业设计（论文）11第 2 章天然染料染色机理2.1 天然染料的上染机理上染是染料舍弃染液（或介质）而向纤维转移，并使纤维染透的过程。

染料上染纤维的过程大致可分为三个阶段：染料的吸附→染液的扩散→染液的固着染料从染液向纤维表面扩散，并上染纤维表面的过程称为吸附，。