一种用天然染料对壳聚糖纤维织物染色的方法技术领域
本发明涉及纺织品印染加工技术领域，尤其涉及一种用天然染料对壳聚糖纤维织
物染色的方法。
背景技术
壳聚糖，学名为β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖，是甲壳质脱去N-乙酰基的衍
生物，又名脱乙酰甲壳质、壳聚糖。甲壳质是地球上生成量仅次于纤维素的第二类天然高分
子化合物。它广泛分布于自然界甲壳纲动物蝦、蟹的甲壳，昆虫的甲壳，真菌的细胞壁和植
物的细胞壁中，是取之不竭、用之不尽的自然资源。商品壳聚糖分子量在10～100万，脱乙酰
化度在80～85％，呈白色或米黄色结晶性粉末或片状固体。
壳聚糖大分子链上分布着许多羟基、氨基，还有一些N-乙酰氨基，它们会形成各种
分子内和分子间的氢键，这些氢键存在，形成了壳聚糖大分子的二级结构。氢键的存在和分
子的规整性，使壳聚糖分子容易形成结晶区，具有较高的结晶度。壳聚糖溶于适当的溶剂
中，经湿法纺丝工艺而制成的纤维即为壳聚糖纤维。壳聚糖纤维具有天然无毒、良好的抗菌
和抗过敏性、生物相容性和生物降解性，适合于制造特殊的功能性纤维产品。已被广泛用于
医疗保健、功能性纺织品、水处理制品和生物材料等领域，被认为是具有广泛开发前途的生
物质纤维。
由于壳聚糖纤维上含有大量的氨基(-NH2)和羟基(-OH)两种官能团，兼有纤维素
和蛋白质纤维的官能团特征，因此具有优良的染色性能，理论上可以使用直接染料、酸性染
料、活性染料、还原类染料等进行染色。对于阴离子染料而言，可以通过与壳聚糖纤维上的
氨基形成离子键而上染。
天然染料是从动物或植物中提取的有色物质，它们是从各种植物的根、茎、叶、花、
果实以及某些昆虫和贝类的干燥躯体中提取的，没有经过任何化学处理。天然染料与生态
环境的相容性好，可生物降解，而且毒性较低，生产这些染料的原料可以再生。一些合成染
料因其毒性、致癌性以及污染问题而被禁用，因此人们对天然染料表现出极大的兴趣。采用
天然染料对来自于自然界的生物质纤维-壳聚糖纤维织物进行染色，将开发全生态的纺织
产品。
但由于天然染料分子较小，对纤维的亲和力没有直接染料、酸性染料等合成染料
来得大，在中性条件下采用天然染料对壳聚糖纤维染色不能获得较高的上染百分率和深浓
的色泽。若在酸性条件下，壳聚糖纤维上的氨基带有明显的阳离子特性，有利于大量吸附天
然染料，提高天然染料的上染率，同时，大多数天然色素在弱酸性条件下具有比较稳定的性
能和色泽，适合于在弱酸性条件下染色。但在印染加工常用的醋酸、氨基磺酸等为酸剂的酸
性溶液中，壳聚糖纤维将会被溶解或降解，使得壳聚糖纤维的强力明显下降，甚至完全溶
解，所以不能在常规的酸性浴中对壳聚糖纤维染色。
“活性染料对壳聚糖纤维染色性能的研究”(印染，2004，30(5)：1～5)一文中报道
了中性盐用量、纯碱用量及染色温度对壳聚糖纤维用活性染料染色的影响；“直接染料对壳
聚糖纤维的染色性能”(染料与染色，2004，41(4):209～211)一文报道了中性盐、温度、染料
用量对壳聚糖纤维直接染料染色性能的影响；“栀子黄色素在壳聚糖纤维上的吸附性能”
(印染，2013，39(7)：1～4)一文中报道了天然染料栀子黄色素在壳聚糖纤维上的吸附性能。
但以上研究均在中性或碱性条件下进行染色，未提及采用酸性条件，从而存在染料上染率
较低的问题。此问题在分子量较低的天然染料染色时尤为突出，“栀子黄色素在壳聚糖纤维
上的吸附性能”(印染，2013，39(7)：1～4)一文中的数据表明，中性条件下栀子黄色素在壳
聚糖纤维上的上染率低于45％。这将不利于天然染料在壳聚糖纤维织物染色中的应用，也
不利于壳聚糖纤维与羊毛、蚕丝等通常在酸性条件下染色的蛋白质纤维进行混纺、交织，然
后在酸性条件下进行同浴染色。
鉴于上述原因，本发明人积极加以研究创新，以期创建一种用天然染料对壳聚糖
纤维织物染色的方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用天然染料对壳聚糖纤维织物染
色的方法，本发明的方法是在酸性条件下天然染料对壳聚糖纤维织物染色，本发明的配制
的酸性pH调节剂不引起壳聚糖纤维强力下降，采用本发明的方法可以在酸性条件下用天然
染料在壳聚糖纤维得到较高上染率和得色量，并且纤维强力损失较低。
本发明一种天然染料用于壳聚糖纤维织物染色的方法，其特征在于，包括以下步
骤：
(1)按重量百分比，将硫酸0.2～1.0％、磷酸0.5～2.0％、咖啡酸0.3～2.0％和水
95～99％混合均匀，制得pH调节剂；
(2)按照1:20～1:60浴比，将壳聚糖纤维织物加入到含有媒染剂的处理浴中，用步
骤(1)制备的pH调节剂将pH调节至4.0～5.0，浸渍后脱水，得到预媒染织物；
(3)按照1:20～1:60浴比，将步骤(2)得到的预媒染织物加入到含有天然染料和匀
染剂的染浴中，用pH调节剂将pH调节至3.0～5.0，染色后，水洗并烘干，得到染色的壳聚糖
纤维织物。
进一步的，在步骤(2)中，媒染剂为硫酸亚铁或硫酸铝钾。
进一步的，在步骤(2)中，处理浴为含有媒染剂的水溶液。
进一步的，在步骤(2)中，处理浴中媒染剂的浓度为0.1～2.0g/L。
进一步的，在步骤(2)中，在40℃～70℃下浸渍20～60min。
进一步的，在步骤(3)中，天然染料为红花黄色素、栀子黄色素、紫甘薯红色素、板
栗壳色素、红米红色素、凤仙花色素、姜黄色素、胭脂虫红色素、紫胶色素或高梁红色素。
进一步的，在步骤(3)中，染浴为含有天然染料和匀染剂的水溶液。
进一步的，在步骤(3)中，染浴中天然染料的浓度为0.2～2.0g/L。
进一步的，在步骤(3)中，匀染剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂。
进一步的，在步骤(3)中，匀染剂为平平加O和/或AEO9。
进一步的，在步骤(3)中，染浴中匀染剂的浓度为0.2～1.0g/L。
进一步的，在步骤(3)中，在50℃～90℃下染色30～80min。
借由上述方案，本发明具有以下优点：
采用本发明配制的pH调节剂克服了传统染色用酸剂，如醋酸、氨基磺酸等调节的
酸性溶液中对壳聚糖纤维染色时会造成壳聚糖纤维被溶解或降解的缺点，不会引起壳聚糖
纤维强力下降，从而使壳聚糖纤维可以在酸性条件下进行染色；采用本发明的方法可以采
用天然染料在酸性条件下对壳聚糖纤维织物进行染色，获得较高的上染百分率和深浓的染
色织物，解决以往壳聚糖纤维织物的采用天然染料在中性条件下染色时得色量较低的缺
点，有利于开发全生态染色壳聚糖纤维纺织品，提高天然壳聚糖纤维织物的档次和附加价
值；本方法也可用于酸性条件下对壳聚糖纤维与羊毛、蚕丝等蛋白质纤维的混纺或交织物
的染色，有利于开发基于壳聚糖纤维的多组分织物新产品。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，
并可依照说明书的内容予以实施，以下为本发明的实施例，并配合详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于
说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本发明的用天然染料对壳聚糖纤维织物染色的方法具体步骤如下：
(1)制备pH调节剂：按重量百分比，将硫酸0.6％、磷酸1.2％、咖啡酸0.4％、水
97.8％，混合均匀，制得pH调节剂。
(2)按照1:50浴比，将壳聚糖纤维织物加入到含有0.3g/L硫酸铝钾的处理浴中，加
入步骤(1)制得的pH调节剂，调节pH至4.15，升温至60℃，恒温处理40min，结束后，取出，脱
水，得到预媒染织物。
(3)按照1:50浴比，将步骤(2)得到的预媒染织物加入到含有0.4g/L板栗壳色素，
0.5g/L匀染剂平平加O的染浴中，用步骤(1)制得的pH调节剂，调节pH至3.8，升温至85℃，恒
温染色45min。染色结束后，水洗，烘干，得到天然染料染色的壳聚糖纤维织物。
实施例2
本发明的用天然染料对壳聚糖纤维织物染色的方法具体步骤如下：
(1)制备pH调节剂：按重量百分比，将硫酸0.9％、磷酸0.6％、咖啡酸1.2％、水
97.3％，混合均匀，制得pH调节剂。
(2)按照1:30浴比，将壳聚糖纤维织物加入到含有1.2g/L硫酸铝钾的处理浴中，加
入步骤(1)制得的pH调节剂，调节pH至4.5，升温至50℃，恒温处理60min，结束后，取出，脱
水，得到预媒染织物。
(3)按照1:30浴比，将步骤(2)得到的预媒染织物加入到含有1.2g/L高粱红色素，
0.9g/L匀染剂平平加O的染浴中，用步骤(1)制得的pH调节剂，调节pH至4.5，升温至85℃，恒
温染色60min。染色结束后，水洗，烘干，得到天然染料染色的壳聚糖纤维织物。
实施例3
本发明的用天然染料对壳聚糖纤维织物染色的方法具体步骤如下：
(1)制备pH调节剂：按重量百分比，将硫酸0.3％、磷酸1.8％、咖啡酸1.6％、水
96.3％，混合均匀，制得pH调节剂。
(2)按照1:60浴比，将壳聚糖纤维织物加入到含有0.4g/L硫酸亚铁的处理浴中，加
入步骤(1)制得的pH调节剂调节pH为4.8，升温至55℃，恒温处理30min，结束后，取出，脱水，
得到预媒染织物。
(3)按照1:60浴比，将步骤(2)得到的预媒染织物加入到含有0.6g/L红花黄色素，
0.3g/L匀染剂平平加O和0.5g/L匀染剂AEO9的染浴中，用步骤(1)制得的pH调节剂调节pH为
4.3，升温至75℃，恒温染色60min。染色结束后，水洗，烘干，得到天然染料染色的壳聚糖纤
维织物。
实施例4
本发明的用天然染料对壳聚糖纤维织物染色的方法具体步骤如下：
(1)按重量百分比，将硫酸0.8％、磷酸1.0％、咖啡酸1.8％、水96.4％，混合均匀，
制得pH调节剂。
(2)按照1:25浴比，将壳聚糖纤维织物加入到含有1.5g/L硫亚铁的处理浴中，加入
步骤(1)制得的pH调节剂调节pH为4.9，升温至68℃，恒温处理30min，结束后，取出，脱水，得
到预媒染织物。
(3)按照1:25浴比，将步骤(2)得到的预媒染织物加入到含有1.6g/L栀子黄色素，
0.8g/L匀染剂AEO9的染浴中，用步骤(1)制得的pH调节剂调节pH为4.6，升温至70℃，恒温染
色75min。染色结束后，水洗，烘干，得到天然染料染色的壳聚糖纤维织物。
表1为实施例1-4中，采用不同天然染料对壳聚糖纤维的染色结果，包括上染百分
率、染色后织物的K/S值以及纤维的强力损失结果，由表1可知，采用本发明的方法可以用天
然染料在壳聚糖纤维得到较高上染率和得色量，并且纤维强力损失较低。
表1采用不同天然染料对壳聚糖纤维的染色结果
天然染料
上染百分率(％)
K/S值
强力下降率(％)
板栗壳色素
80.5
6.80
2.51
高粱红色素
79.6
4.74
2.13
红花黄色素
85.1
4.69
2.25
栀子黄色素
78.6
5.95
1.80
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技
术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和
变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。