最常用的是萃取法和分子蒸餾法。
植物染料是從植物的根、葉、樹干或果實中取得的。據估計,至少有1000~5000種植物可提取色素。如菖草、紫草、蘇木、靛藍、紅花、石榴、冬青、楊梅、柿子、黃梔子、桑、茶等。植物染料原主要用于食品和化妝品著色,我國在近幾年也開發了數十種不同來源的植物色素。紡織品染色早在幾千年前就已用植物色素,至今少數民族地區的蠟染、扎染也還應用天然的植物色素。 一、植物染料的分類及應用 植物染料的分類有多種方法,按化學組成一般可分為:葉綠素類、類胡蘿卜素類、姜黃素類、靛藍類、蒽醌類、萘醌類、類黃鹵酮類等七大類。 天然植物染料色譜七色俱全,但鮮艷明亮不夠,不少品種的水洗和氣候牢度不夠滿意,其濃度與色相也不穩定。較滿意的植物染料有:姜黃、桅子黃、紅花素、槲皮苷、茜草色素、靛藍、梔子藍、葉綠素、辣椒紅和蘇木黑等。 用于絲綢、羊毛等蛋白質纖維染色的植物染料較多,色譜較齊全。而用于纖維素纖維染色的種類不太多,色譜也不齊全,主要染料有靛藍、梔子藍、葉綠素、辣椒紅、蘇木黑、可可色、梔子黃、姜黃和茶葉等。用于合成纖維染色的植物染料種類更少,色譜了也少,著色率較差,蟲膠、姜黃和洋蔥染料可以對洗滌染色,在弱酸條件下用高溫高壓(先媒后染)法染色,得色量較好。 二、植物染料的染色 (一)染色方法及工藝流程 植物染料分子結構各不相同,染色方法也不同,蛋白質纖維和纖維素纖維,染色方法有無媒染染色(桅子黃、桅子藍)、先染后媒染法染色和先媒后染法染色。對合成纖維有常壓染色和高溫高壓染色。 一般染色工藝流程是:染液制備(植物與水混合煮沸1h左右,提取染液)→染色(染液加熱,浸入織物15~30min)→媒染(染色織物浸入媒染浴中30~40min)→水洗→干燥。如直接染可進行多次染色,先媒染后染色的織物上染率較高,先染色后媒染的織物勻染性較好。 (二)染色實例 1.紅色類染料 大多數紅色色素隱藏在植物的根、皮中,容易提取。胭脂紅是最漂亮的天然紅色色素;茜草能染色是非洲人首先發現的,他們發現茜草不僅好吃,它的根還會把嘴唇染成紅色,因此茜草成為最早的化妝品之一。 用茜草染色時,將茜草根加入到30℃溫水中,然后放入已預先媒染的毛織物,染液溫度緩慢升至100℃,染色1~1.5h后,溫度馬上降至90℃染色0.5h,定期攪動,當得到所需的顏色后,將織物在染液中冷卻,然后在溫水、冷水中漂洗、最后脫水、晾干。茜草素在纖維上和媒染劑絡合,形成不溶性的金屬絡合染料。用于棉織物染色時,可得鮮艷的紅色。 用黃檗樹皮的提取液也可染成粉紅色,染色時,將黃檗樹皮在水中煮沸60min,提取液沖稀后進行染色,染色后水洗可得粉紅色。 用紅花也可以染色。將散花在水中浸泡數日,絞出黃水,將草木灰汁于30℃揉入散花中,裝入麻袋,絞出提取液,反復4次,收集提取液加入米醋調至pH值7.5左右。將所得溶液,沖稀后加入棉織物染色,于40~50℃染色40min,并慢慢不時加入米醋,染色結束時,pH值在6.5左右。 紅色植物染料還有許多,如紅甜菜中的甜菜紅素,指甲花中的指甲紅花色素等。 2.黃色類染料 天然植物中可產生黃色色素的植物數量比其他顏色的色素要多得多。姜黃是天然色素中最鮮艷的一種,它是從姜黃的新根或干根中提取的;黃木犀草是歐洲最主要的天然黃色染料;勞松黃是從一種生長在印度和埃及的植物散沫花中提取的。 用姜黃染色時,將干燥的根在水中煮45min,色素就開始析出,將提取液過濾,就可用于染色。染色時可采用預先媒法,在50~60℃預媒染30min,媒染后織物冷卻、擠干后直接放入染液,沸染45min,然后水洗、皂洗、干燥。 用梔子黃染色時,將梔子果加水沸煮60min,提取2次。提取液在40~45℃,加醋酸(10%)調節pH值至5左右,棉織物染10min后水洗,可得灰黃色。 用藎草染色時,將藎草加水煮沸60min,提取3次。其溶液用醋酸調節pH值至6左右,棉織物于40℃染色30min,然后水洗,加明礬、硫酸鈉后再將pH值調節至5.6左右,處理15min后水洗,加碳酸鈉中和,水洗,可染得黃棕色。如果用氯化亞錫媒染則得到紅棕色;用硫酸銅媒染則得到綠棕色;用重鉻酸鉀媒染得黃棕色;用甲酸鐵媒染則是灰棕色。 3.藍色類染料 從古至今,靛藍一直是最主要和最常用的一種藍色天然染料,它是從一種靛類植物中提取的。 從靛類植物中提取靛藍的過程很簡單,在發酵過程中使靛藍還原,在堿性溶液中形成的靛藍隱色體,對纖維有較好的親和力,上染纖維后被空氣氧化,重新變成不溶性的染料固著在纖維中,能在棉織物上獲得堅牢的藍色。 菘藍是另一種屬靛類結構的藍色染料,主要從綠葉中提取,染色與靛藍相同。 4.其他顏色的染料 如洋蔥色素,可與媒染劑一起染毛和絲綢,得到從黃綠到銅紅系列色澤;蘇木黑是比較常見的黑色植物染料,至今仍用于蠶絲、錦綸、羊毛等紡織品的染色,也用于棉織物的印花;兒茶棕色素主要用來染棉和使絲綢增重;從蘇格蘭高地一種植物中提取的色素,可得漂亮的蘋果綠色,用鋁鹽媒染可染毛織物;橙色除了胡蘿卜素外,還可從大麗花屬植物的花中得到。 三、存在的問題 天然植物染料一般無毒、無害,對皮膚無過敏性和致癌性,具有較好的生物可降解性和環境相容性,而且資源豐富,一些天然的植物染料來自藥用植物,它本身也有一定的保健功效。但是用天然,也存在不少問題,主要以下三點: (1)天然植物染料含量低,提取時需消耗的植物數量大,不利于環境保護,提取后的植物三廢治理也是一個問題,而且成本也高。 (2)天然植物染料除少數外,大多數的染色牢度較差,即使使用媒染劑牢度仍然不理想。而且不少天然植物染料在洗滌和使用過程中會變色泛舊或色光變灰。特別是拼色時,由于不同植物染料的牢度差異較大,變色更為明顯。不少植物染料具有多個羥基等配位基,可和金屬離子絡合,形成螯合物。雖然一些金屬離子可作媒染劑,提高天然色素的水洗牢度,但是不少金屬離子絡合后牢度并不理想。 (3)大多數都要應用媒染劑來提高色牢度和固色率,許多媒染劑是有害的,會造成較嚴重的污染。 應該指出,并不是來自天然植物的染料都是無毒的,目前對它們的毒性系統研究不多,因此有必要對它們的毒性進行評定。