全 文 ：毛纺科技
Wool Textile Journal
第 43 卷 第 9 期
2015 年 9 月
天然植物染料红莲子草对羊毛织物染色性能的研究
于 颖
(辽东学院 化学工程学院，辽宁 丹东 118000)
摘 要:以红莲子草的水提取液为染液，对羊毛织物进行直接染色和媒染染色实验。通过正交试验及单因素
实验分析了影响提取效果和直接染色效果的主要因素，确定了红莲子草染液提取的最佳工艺条件为:温度 50 ℃，
料液比 1∶ 10，时间 60 min，提取 2 次。直接染色的最佳工艺条件:染液浓度 0. 75x，温度 60 ℃，pH值 5，时间 50 min。
不同的媒染剂和染色方法染得羊毛织物的色调不同。直接染色织物湿摩擦牢度和皂洗牢度相对较低，经媒染处理
后其耐洗牢度和摩擦牢度均提高 1 ～ 2 级，各项牢度均达到 3 级以上。
关键词:天然植物染料;红莲子草;羊毛织物;染色;媒染
中图分类号:TS193． 62 文献标志码:A 文章编号:1003-1456(2015)09-0040-05
Ｒesearch of dyeing performance of natural plant dye alternanthera
paronychioides on wool fabric
YU Ying
(College of Chemical Engineering，Eastern Liaoning University，Dandong 118000，China)
Abstract:The direct dyeing and mordant dyeing experiments were conducted with the alternanthera
paronychioides extracting solution on wool fabric． Through orthogonal test and single factor test，the major
factors of extracting and dyeing were analyzed and the optimum extraction condition was determined． The
optimum extraction technologies were as follows:temperature of 50 ℃，material to liquid ratio of 1∶ 10，
extraction time of 60 minutes，extraction times of 2． The best direct dyeing conditions were also
determined:dye solution concentration 0. 75x，temperature 60 ℃，pH value 5 and time 50 min．
Different mordants and mordant dyeing methods for wool fabric，the color of fabrics were different． Direct
dyeing soaping fastness and fastness to wet rubbing relatively low． The washing fastness and rubbing
fastness of the dyed fabric were improved by 1 ～ 2 degree by treating with mordant，various color
fastnesses attained grade 3 at least．
Key words:natural plant dye;alternanthera paronychioides;wool fabric;dyeing;mordant
收稿日期:2015 － 04 － 17
作者简介:于颖，高级实验师，主要从事化学实验教学及染整
技术研究工作。E-mail:yuying992013@ 163． com。
天然染料以无毒无害、无污染，生物可降解，具
有保健作用而日益受到人们的青睐［1 － 3］。很多学者
对天然染料的筛选、制备、染色工艺等进行了研
究［4］，天然染料染色不仅可以提高产品的附加值，
还符合绿色生态纺织的要求。
红莲子草(alternanthera paronychioides)别名红
节节草、织锦苋、红草，是苋科莲子草属多年生湿地
草本植物，叶终年通红，具有凉血止血、散瘀解毒、治
疗痢疾便血等功效，鲜有作为天然染料的研究。本
文主要研究红莲子草染液的提取及在不同媒染剂和
染色工艺条件下对羊毛织物的染色性能，旨在为该
资源的充分开发利用开辟新的途径，同时也为天然
植物染料的研究增添新的内容。
1 实 验
1. 1 材料与仪器
织物:100%羊毛织物。
药品:新鲜红莲子草(市售)，盐酸，氢氧化钠，
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KAl(SO4)2·12H2O，FeSO4·7H2O，CuSO4·5H2O(以
上均为分析纯) ;天然皂粉(市购商品)。
仪器:分光光度计 (上海光学仪器厂);
Datacolor600 型测色仪(美国 Datacolor 公司)、PHS-
2C型精密 pH 计(上海精密科学仪器有限公司) ;
TS-2 型振荡水浴锅(国华企业) ;0400245S型电子天
平(上海精密仪器厂);耐水洗色牢度检测仪、纺织
品摩擦色牢度仪(无锡纺织机械厂) ;XW-ZDＲ-2512
低温震荡式染料机(南通三思机电有限公司) ，电热
恒温鼓风干燥箱(巩义市予华有限公司)。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 红莲子草染液的提取及耐酸碱稳定性
采用水煮提取法，称取一定质量捣碎的新鲜红
莲子草茎叶，分别在不同条件下提取。所得提取液
过滤后定容为 500 mL，稀释一定倍数，用分光光度
计在最大吸收光谱处测定其光密度值，其对应的提
取方式作为最佳提取工艺，提取的原液浓度设为 x。
用 NaOH和 HCl调节提取液的 pH 值，通过提取液
颜色变化确定其耐酸碱稳定性。
1. 2. 2 提取液对羊毛织物的直接染色
将织物2 g于45 ℃润湿后，浴比1∶ 30，选取pH值、
时间、温度、染液浓度等主要因素设计成正交试验
表，根据染色织物的色差确定最佳染色工艺条件。
1. 2. 3 媒染实验
采用预媒染、同媒染及后媒染工艺对羊毛织
物进行染色，媒染剂为 FeSO4·7H2O，CuSO4·5H2O，
KAl(SO4)2·12H2O。
预媒染:媒处理(媒染剂 3% (owf) ，40 ℃，
30 min)→染色(条件同直接染色的优选工艺)。
同媒染:媒染剂5%(owf)，50 ℃，pH值为4，45 min。
后媒染:染色(条件同直接染色的优选工艺)→
媒处理(媒染剂 3%(owf)，50 ℃，45 min)。
1. 2. 4 检测指标
色度指标:测试 L* 、a* 、b* 、c* 、h* ，表观深度K/S
值和色差△E值。测试条件:D65光源，10 ℃视角。
染色牢度指标:耐洗牢度按照 GB /T 3921—
2008《纺织品 色牢度实验 耐皂洗色牢度》进行测
试，耐摩擦牢度按照 GB /T 3920—2008《纺织品 色
牢度实验 耐摩擦色牢度》进行测试。
2 结果与分析
2. 1 红莲子草染液的提取及稳定性
2. 1. 1 红莲子草染液的最大吸收波长
红莲子草染液的吸光度值测试结果如图 1 所
示。由图 1 可知，红莲子草提取液的最大吸收波长
为 535 nm，吸光度值为 0. 813。
图 1 红莲子草提取液的最大吸收波长
2. 1. 2 染液提取正交试验
选择影响提取工艺的主要因素料液比、温度、时
间及提取次数，每个因素选取 3 个水平设计成正交
试验表。依照其进行实验，测试提取液吸光度值。
正交试验设计及实验结果见表 1。由表 1 极差值 Ｒ
可知:4 因素对红莲子草染液提取的影响程度顺序
为:温度 ＞料液比 ＞时间 ＞提取次数。温度对染液
的提取影响最大，因为提取温度过高会对染料结构
产生明显破坏，水平 1 效果最好;料液比是影响染液
提取的另一主要因素，料液比以水平 2 效果最好;染
色时间对提取液有一定影响，水平 3 最好;提取次
数影响很小。以吸光度值为依据综和考虑，需对参
数进行单因素分析。
表 1 提取工艺正交试验
试验号
料液比
A
温度
B /℃
时间
C /min
提取
次数 D
吸光
度值
1 1∶ 5 50 30 1 0. 315
2 1∶ 10 50 45 2 0. 569
3 1∶ 15 50 60 3 0. 813
4 1∶ 5 60 45 2 0. 591
5 1∶ 10 60 60 3 0. 731
6 1∶ 15 60 30 1 0. 543
7 1∶ 5 70 60 3 0. 596
8 1∶ 10 70 30 1 0. 563
9 1∶ 15 70 45 2 0. 727
K1 0. 476 0. 701 0. 593 0. 550
K2 0. 657 0. 627 0. 567 0. 614
K3 0. 619 0. 492 0. 651 0. 607
Ｒ 0. 207 0. 243 0. 101 0. 068
2. 1. 3 红莲子草提取单因素实验
2. 1. 3. 1 温度对提取效果的影响
温度是影响提取液的最主要因素，进行温度
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(20 ～ 80 ℃)单因素实验分析。通过测试提取液的
吸光度值和色素降解率确定最佳温度，提取温度对
提取液的影响如表 2 所示。由表 2 可知:温度小于
60 ℃时色素降解率较小，A 值下降幅度很小，当温
度大于 60 ℃时，A 值下降很快，降解率也大幅度增
加，到 80 ℃时色素大半已分解。这是由于在提取过
程中，温度的升高可以使红莲子草中染料分子动能
增大，更易脱离红莲子草进入水溶液中，色素提取更
充分，但高温又会破坏染料的结构，使色素降解幅度
增大，故提取的最佳温度选择 50 ℃
表 2 温度对提取液的影响
温度 /℃ 吸光度 A 降解率 /%
20 0. 811 0. 11
30 0. 782 2. 67
40 0. 756 3. 49
50 0. 741 7. 39
60 0. 659 25. 41
70 0. 493 43. 02
80 0. 314 64. 98
2. 1. 3. 2 料液比对提取效果的影响
料液比对提取效果的影响见表 3。从表 3 可以
看出，随着料液比的增加，提取液的吸光度值逐渐增
大。料液比达到 1∶ 15 后吸光度值逐渐变小。因为
料液比 1∶ 15 时吸光度值略大于 1∶ 10，从节省原料
的角度考虑选取料液比 1∶ 10。
表 3 料液比对提取效果的影响
料液比 吸光度 A
1∶ 5 0. 284
1∶ 10 0. 701
1∶ 15 0. 705
1∶ 20 0. 698
1∶ 25 0. 542
综合正交试验及单因素实验结果分析，确定红
莲子草染液提取的最佳工艺为:温度 50 ℃，料液比
1∶ 10，时间 60 min，提取 2 次。
2. 1. 4 红莲子草提取液耐酸碱稳定性
分别在 pH值 2. 0 ～ 12. 0 条件下观察红莲子草
提取液的颜色，测试结果见表 4。由表 4 可知，红莲
子草提取液在酸性条件下表现为稳定的红色调，在
碱性条件下颜色饱和度下降，表现为暗红至黄色，为
使提取液保持正常颜色，染液的 pH 值应维持在中
性偏弱酸条件下。
表 4 pH对红莲子草提取液稳定性的影响
pH值 颜色 pH值 颜色
2. 0 紫红 8. 0 暗红
3. 0 紫红 9. 0 暗红
4. 0 红 10. 0 浅黄
5. 0 红 11. 0 黄
6. 0 红 12. 0 黄
7. 0 红
2. 2 直接法染色
2. 2. 1 正交试验
选择影响染色工艺的主要因素染液浓度、温度、
pH值、时间，色差△E为判断指标做正交试验，直接
染色正交试验因素水平及实验结果见表 5。由表 5
可知，影响直接染色的因素的程序为:染液浓度 ＞
温度 ＞ pH 值 ＞时间。染液浓度是影响直接染色的
最大因素，时间影响因素较小，但各参数还需进一步
修正，故利用单因素实验对各参数进行优化。
表 5 红莲子草染液直接染色正交试验结果
试验号
染液浓
度 A
温度
B /℃
时间
C /min
pH值
D
色差
△E
1 0. 50x 40 30 3 21. 274
2 0. 75x 40 45 4 23. 084
3 x 40 60 5 27. 728
4 x 50 45 3 21. 952
5 0. 50x 50 60 4 29. 753
6 0. 75x 50 30 5 21. 706
7 0. 75x 60 60 3 30. 318
8 x 60 30 4 23. 991
9 0. 50x 60 45 5 22. 279
K1 22. 314 24. 038 24. 235 24. 816
K2 29. 163 24. 369 25. 034 25. 809
K3 22. 736 25. 827 24. 857 23. 908
Ｒ 6. 901 1. 498 0. 702 1. 607
2. 2. 2 单因素实验分析
2. 2. 2. 1 染液浓度对△E的影响
进行染液浓度(0. 25x，0. 50x，0. 75x，x，1. 25x)
的单因素实验分析，结果如图 2 所示。由图 2 可知:
随着染液浓度的增加，色差△E 值增大，浓度达到
0. 75x后，△E值增幅渐减，故染液浓度选择 0. 75x。
2. 2. 2. 2 染色温度对△E的影响
染色温度对△E 的影响见图 3。由图 3 可
知:织物色差△E 随着染色温度的升高而增大。
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图 2 染液浓度对色差△E影响
这是因为温度的提高可以加速染料分子的布朗
运动，有利于染料在织物表面的吸附，但温度达
到 60 ℃时织物对染料的吸附量已达到饱和，曲
线变得平缓，色差△E 不再变化，因此选择最佳
染色温度 60 ℃。
图 3 染色温度对色差△E的影响
2. 2. 2. 3 pH值对△E的影响
图 4 pH值对色差△E的影响
用 NaOH和 HCl调节染液的 pH值在 2. 0 ～ 8. 0
之间，测试 pH 值对△E 的影响，实验结果见图 4。
由图 4 可知:随着染液 pH 值的增大，织物色差△E
逐渐增大。当 pH值大于 5. 0 后，织物色差△E逐渐
下降。这是由于羊毛纤维的等电点在 pH 值 4. 2 ～
4. 8 左右，pH值大于羊毛等当点时羊毛纤维带负电
荷，纤维与染料分子间存在相互排斥的静电力，染料
难以上染纤维，致使△E 降低［5］。结合红莲子草染
液自身特点，由△E值来看，pH值选择 5。
2. 2. 2. 4 染色时间对△E的影响
不同染色时间对织物色差△E 的影响见图 5，
由图 5 可知:色差△E随着时间的延长而增加，染色
时间为 50 min 后增加幅度减小，趋于平缓。这说明
随着时间的延长，上染到纤维上的染料不断增加，最
终达到平衡。综合考虑选择最佳染色时间为
50 min。
图 5 染色时间对色差△E的影响
综上所述，对工艺优化所得最后结果，即直接染
色的最佳工艺为:染液浓度 0. 75x，温度 60 ℃，
pH值5，时间 50 min。
2. 3 媒染对羊毛染色效果的影响
选取KAl(SO4)2·12H2O，FeSO4·7H2O，CuSO4·5H2O
做媒染剂，分别对羊毛织物进行预媒染、同媒染及后
媒染。媒染工艺对染色效果的影响见表 6。由表 6
可以看出:媒染剂、染色方法不同所获得的毛织物具
有不同色度指标，与无媒染相比 K /S 值和△E 显著
提高，说明媒染剂的使用提高了红莲子草染液上染
羊毛织物的色差值，使得媒染染色织物的颜色变深。
铁预媒染染得织物颜色为深褐色，同媒、后媒染得黄
色(泛红光)，织物的明度下降，预媒和后媒色相角
下降而同媒染的色相角明显增加;铝媒染预媒染得
织物为浅绿色，同媒染得黄褐色，后媒染得土黄色
(红光较重) ，预媒染和同媒染的明度下降而后媒染
的明度与无媒染相近，同媒和后媒染的色相角下降
而预媒染的色相角却明显增加;铜媒染的织物为黄
色(泛红光)，以同媒染得织物颜色最深，织物的明
度和色相角都下降。
2. 4 染色牢度
红莲子草染液对毛织物无媒染、媒染染色所得
毛织物测试皂洗、摩擦牢度结果见表 7。从表 7 可
以看出，红莲子草媒染后毛织物色牢度高于无媒染
色。这是由于大多数天然染料具有染色牢度较低，
需要使用媒染剂来弥补这一方面的不足［6 － 7］，媒染
剂中含有的金属离子与红莲子草染料之间形成的络
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表 6 媒染剂和媒染方法对染色毛织物色度指标的影响
媒染剂 媒染方法 L* a* b* c* h* K /S值 △E
无媒染 81. 69 0. 57 6. 84 6. 85 82. 72 0. 329 5 8. 97
预媒 70. 46 3. 02 13. 43 13. 72 73. 97 1. 161 4 22. 31
硫酸铜 同媒 75. 69 4. 87 10. 72 10. 91 64. 12 1. 498 1 20. 01
后媒 77. 98 2. 09 9. 97 10. 03 74. 82 0. 510 3 13. 66
预媒 75. 69 2. 56 11. 07 10. 23 73. 32 0. 624 3 16. 28
硫酸亚铁 同媒 70. 02 0. 87 11. 25 10. 18 91. 53 1. 319 6 21. 49
后媒 77. 48 2. 58 10. 78 9. 96 73. 78 0. 565 7 14. 85
预媒 71. 14 － 0. 82 11. 42 10. 84 90. 96 1. 693 8 24. 56
硫酸铝钾 同媒 67. 35 2. 87 12. 42 14. 29 76. 12 2. 609 3 30. 12
后媒 80. 62 1. 35 9. 43 9. 52 79. 46 0. 451 3 11. 09
表 7 羊毛织物的染色牢度 级
媒染剂
媒染
方法
摩擦牢度 皂洗牢度
干 湿 褪色 棉沾 毛沾
未加 无媒染 3 2 ～ 3 2 3 2
预媒 4 4 3 ～ 4 4 3 ～ 4
硫酸铜 同媒 3 3 3 3 3
后媒 4 ～ 5 4 3 ～ 4 4 4
预媒 3 ～ 4 3 3 4 4
硫酸亚铁 同媒 3 ～ 4 3 3 4 3
后媒 4 4 3 ～ 4 4 4 ～ 5
预媒 3 3 ～ 4 3 ～ 4 3 ～ 4 3
硫酸铝钾 同媒 3 3 4 3 3
后媒 4 4 4 4 4 ～ 5
合物使染料可以较牢固地固着在纤维上，从而提高
了织物的色牢度。后媒染色牢度高于预媒染和同媒
染，主要原因是同媒染织物表面容易色花，皂洗可去
除，但织物表观得色量较低。预媒染时媒染剂在织
物表面较多易与染料结合形成大颗粒，不利于染料
渗入纤维内部，表面浮色易脱落。后媒染中，染料先
进入纤维内部而后与媒染剂结合，有利于提高色
牢度［8］。
3 结 论
①通过正交试验及单因素分析，优选出红莲子
草染液提取的最佳工艺条件为:温度 50 ℃，时间
60 min，料液比 1∶ 10，提取 2 次;直接染色最佳工艺
条件为:染液浓度 0. 75x，pH 为 5，温度 60 ℃，时间
50 min。
②红莲子草染液可采用不同工艺及不同的媒染
剂对羊毛织物进行染色，得到织物的颜色不同。
③媒染织物的色牢度高于无媒染且后媒染进一
步提高了织物的牢度，满足服装服用牢度要求。
④红莲子草原料易得，染料提取工艺简单、环
保，适合羊毛染色，可以开发为一种染羊毛织物的天
然染料。
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