天然染料产业化存在问题及解决途径
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本文论述了天然染料产业化的基础。针对染料供应问题，提出了人工生物培养法、开发植物染料等同体、基地种植物、废弃物再利用等方法；针对天然色素的稳定性问题，提出建立完善的天然染料数据库、制作系统色卡的方法；针对品牌开发问题，提出采用生态品牌战略、功能品牌战略，并建议了产品的开发类型；对上染率和牢度问题，也概括了解决的途径。
The paper discussed the base of putting natural dye to mass production. According to dye supply, it proposed the way of man-made cultivating, developing vegetable dye coordinator, base planting vegetable, salvage reuse. According to stability of natural pigment, it propounded the method of building up perfecting natural dye database, making system color card. According to brand development, it brought up green brand strategy, function brand strategy and gave categories of brand development. The thesis also suggested resolving way to problem of dye-uptake rate and color fastness.
天然染料又名天然色素，主要来源于植物的根、茎、叶、花、果，动物或天然彩色矿石，其中以植物染料为主。当全球市场出现合成染料之后，生产天然染料的技术几近丢失。近些年随着人们对返璞归真的崇尚以及环保和个性化的追求，对纺织品的要求也越来越趋于自然化，天然染料迎合了人们的这一需求，正逐渐回到市场。
1 天然染料产业化的基础
天然染料色调和谐、自然，给人以典雅、柔美的感觉，对皮肤无过敏性和致癌性，可生物降解，绿色环保。具有较好的生物可降解性和环境相容性，符合当今生态纺织的要求；种类繁多，来源充足广泛，为天然染料的产业化提供了多种选择和保障；副作用小，安全系数高，有些具有一定的药物治疗作用和保健功效，对于开发高附加值的纺织品提供了有利的条件。这些为天然染料的产业化发展提供了必要的物质基础。众多研究机构和高等院校的研发工作为天然染料产业化提供了必要的技术支撑。中小型甚至是大型企业的参与为天然染料产业化提供了必要的资金、设备和现实产业化的支持。
近年来政府对于生态纺织及功能性、高附加值纺织品的行业发展导向和政策支持，为天然染料的产业化提供了决策层面的支持。民众对于生态环保纺织品的需求为天然染料的产业化提供了必要的终端消费群体。但是天然染料也存在着一些弊端，制约了其产业化的进程。
2.1 染料供应问题
天然染料多数来源于动、植物，这使得它难以进行标准化生产。以植物染料为例，即使是同一种植物，由于产地不同、气候条件不同及采集时间不同等都会影响色素的组成及色泽，而这必然会导致被染物的色泽重复性差。再者，由于动植物中色素含量较小,要想获得足够的染料，就要大量采摘、砍伐植物或猎取动物。这会造成对环境的破坏，违背了使用天然染料染色利于环保的初衷。如果要进行规模化工业化生产，首先要解决的就是原料的供应困难问题。
2.1.1 人工生物培养法
天然染料生产已涉及到植物细胞和组织培养、微生物发酵等方面的研究，采用人工培植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仅仅依赖于自然界的植物，也不受地域、气候条件的限制。现在已经培育出了紫草，茜草等多种植物色素。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。但目前已发现细菌、真菌、霉菌等微生物的色素也可作为天然染料的来源。英国科研人员发现，掌状革菌、粗毛纤孔菌等真菌均可作为天然染料用于染色。日本研究人员发现了一种能产生青紫素的微生物，并应用于染色。苏州大学程万里教授用红曲米色素来染丝绸，获得了很好的色泽效果。
2.1.2 开发植物染料等同体
运用植物染料等同体，模仿植物色素的结构、分布和功能，更为重要的，可以根据色素特征和植物需要对等同体进行改性，使其更加符合染色需求。目前已经合成的等同体染料有胡萝卜素、黄素、鞣酸素、靛蓝、酸性靛蓝、红紫素、茜素、假红紫素等。
2.1.3 基地种植法
在适宜的气候条件下大面积的人工种植可以提取天然色素的经济植物，这样做不仅可以减少对自然的乱砍滥伐，而且由于种植面积大，统一管理，单位面积的种植成本减少，可增加农民的收益。另一方面，由于来源统一，可保证色光相对稳定。
2.1.4 废弃物再利用
一些食品加工厂废弃的果皮如橘子皮、柚子皮、板栗壳等；一些天然的果壳类废弃物如麻栎壳、火荆果等；品质欠佳或是前道利用很少的茶叶系列等均可用于天然染料进行再利用。苏州大学的科研人员运用蚕桑副产品如桑叶、桑枝、蚕沙、桑椹这些在传统蚕桑养殖业中的废弃物，通过先进的技术处理和提取后，摇身变为天然环保的纺织染料。废弃物的再利用问题不仅天然环保，符合目前国家大力提倡的低碳理念，而且具有较高的经济效益。
2.2 天然色素的稳定性问题
天然色素原本功用为动植物枝（肢）体生长的需求。作为染料时，受外界因素影响大，较人工合成染料稳定性差，主要体现在pH值的稳定性差。pH值不同会使天然色素的结构或组成发生变化，从而使其颜色产生变化。特别是紫外光线会诱使带有生物活性的有机生物，令天然色素分解或氧化而脱色。天然色素在低温或干燥状态时一般较稳定，但加热或高温可加快变色反应，尤其在加热至沸点时易氧化褪色。对金属离子也较敏感，在染色时，运用不同的金属离子媒染，由于金属离子使染料发色体系的能量发生了不同的跃迁，所以染料的色泽会发生变化。
2.2.1 建立完善的天然染料数据库
按天然染料不同的分类系列，对天然染料主产地区、分子结构、提取方式、色素的色价、色素颜色特征、色素耐酸碱、耐光、耐热等的稳定性、染色方法、善染纤维种类、特殊功效、牢度、提取及染色注意事项等建立开放型数据库，并不断完善、更新。这样可便于研究人员和企业应用时查阅及选择。
2.2.2 系统色卡的制作
由于天然染料特有的对酸碱、金属离子、温度等的敏感性，条件变换后，染色织物的色泽便会改变。因此，制作染料对于不同纤维，在不同的pH值条件下，运用不同媒染方法的系统色卡。具体步骤可先筛选出实用性强的天然染料品种，然后再按照各个单位前期的研究重点或是天然染料的类别分工，由各个单位协作共同完成色卡的制作。色卡的制作还可包括常用天然染料之间的拼色以及不同金属针对同一种染料的媒染拼色。制作过程中，对于一些先决条件要先行规定好，如工艺标准、精确度、设备等，防止因为设备原因或是操作原因而造成的色泽偏差。最后再形成系统的色卡。
2.3 上染率和牢度问题
天然染料的上染率低和牢度差一直是天然染料应用过程中，困扰研究和应用人员的大问题。一般情况下，采取的措施是运用金属离子进行媒染。金属离子媒染时，金属离子提供空轨道，纤维和染料中的极性基团提供孤对电子，这样金属离子在染料和纤维间起一个桥染作用，从而提高上染率和改善染色牢度。近年来，部分对人体有害的重金属离子受到限制，研究人员开始尝试使用一些生态的金属离子，如锌、铝、钛等进行媒染，实验证明，在对天然纤维如棉、丝、羊毛等天然纤维的染色实验中，取得了很好的效果。
苏州大学王祥荣教授等研究人员，运用多羧酸对天然染料染色织物进行处理以提高牢度，获得了很好的效果，这项技术已成功申请专利。用稀土或稀土 柠檬酸络合物作为媒染剂对织物进行染色，稀土离子除可作为参与配合中心离子外，还具有类似电解质的作用，有促染性，从而提高上染率和染色牢度。采用天然阳离子改性剂壳聚糖对棉织物进行表面改善，可显著提高上染率，达到天然染料的染深目的，此种方法对于大黄、姜黄、苏木及茜草等天然染料均适用。此外，采用结构修饰的方法，对天然染料的局部结构进行改善，也可以提高天然染料的上染率和牢度。
2.4 品牌开发问题
品牌的开发与创立是天然染料在未来产业化的必然渠道，也是培养终端消费人群的有效方法之一。目前我国家纺、服装界还没有真正形成一个消费者认同的、影响面大的、以天然染料为主打战略的品牌。
2.4.1 生态品牌战略
天然染料的品牌形成战略可以以生态纺织为抓手。目前，生态纺织品的研究和开发主要侧重于生态纺织原料、生态纺织工艺和生态染整工艺 3 个方面。染整工艺是生产生态纺织品的关键工序，天然染料具备环境相容性好，对人体无刺激。其中有机棉是天然染料的一个很好的选择，它是没有经过化学产品污染的天然产物，但由于色彩单调，进入市场的难度较大。有机棉用天然染料染色，使有机棉产品成为天然环保的“彩色有机棉”，对有机棉的发展具有革命性的意义，将给有机棉的发展插上腾飞的翅膀。
2.4.2 功能品牌战略
天然染料大多为中药,在染色过程中，其药物和香味成分与色素一起被织物吸收,使染后的织物对人体有特殊的药物保健功能，另外一些天然染料还具有抗紫外功能，可开发开发高附加值的功能性品牌纺织品。在运用化学方法进行抗紫外或是抗菌整理时，因为化学物质是人工合成且非生物降解，可能会导制环境或是健康问题，而天然染料一般不存在这个问题，条件控制得当，可在染色的同时，实现抗菌或抗紫外的功能整理。一些天然染料如石榴皮、黄柏、黄芩、黄连、大黄、紫草等具有抗紫外性能；儿茶、紫草、紫胶虫、没食子、茜草、姜黄、大黄、黄连、黄芩、艾蒿等具有抗菌性能。
2.4.3 产品类型开发
天然染料染色产品，目前国际市场特别是日本、欧美市场需求很大，几乎是有求难供。国内高端市场也有很大的市场空间，所以瞄准国内外高端市场开发高附加值产品显得尤其重要。婴幼儿服饰和用品由于对绿色产品的特殊要求，具有极好的开发前景。贴身衣服对环保生态要求也较高，天然染料制品将成为保健内衣的生力军。天然染料染制的床单、浴布等家纺产品也必将受到人们的青睐。由此可见，天然染料主要用于天然纤维产品，在婴幼用品、高档桑蚕丝产品、保健内衣、家纺产品、高档时装等领域具有广阔的开发价值和发展前景。
3 结语
天然染料以其自然的色相、典雅的风格、抗菌、抗紫外线、良好的环境相容性、天然的芳香等特点赢得了人们的青睐。目前完全代替合成染料是不现实的，但是要天然染料获取及染色工艺中注入新的科技，采用现代化设备，注重标准的建立、注重品牌的培养和开发，加快其产业化的进程。我们有理由相信，凭借着我国得天独厚的资源和市场，通过大力的开发和推广，天然染料染色产品在纺织品高端市场占有一席之地是完全可能的。
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