本发明涉及天然纤维染色技术领域，具体为一种天然纤维的染色方法。
背景技术：
超临界二氧化碳流体是一种绿色、环保的流体介质，以其代替传统水浴对纤维纺织品进行染色加工，具有环保、清洁生产的特点，以及突出的节能降耗效应，对改变传统纺织印染行业对水资源消耗高、排污量大、环境污染严重等现状具有重要意义。
目前，合成纤维纺织品如涤纶、锦纶、醋酯、腈纶，在超临界二氧化碳流体中采用疏水性分散染料可获得满意的染色效果。然而，占市场份额较大的亲水性天然纤维，如棉、真丝、羊毛等纤维纺织品的超临界二氧化碳流体染色，至今仍存在较多尚需解决的技术性难题。
与传统水浴染色系统相比，由于超临界二氧化碳流体属于疏水性介质，因而在常规水浴中容易实现的(天然)纤维膨胀、染料的扩散及采用碱剂促进固色反应等，则在超临界二氧化碳流体中难以实现。天然植物染料安全系数高、可生物降解、绿色环保，且其对天然纤维具有较好的亲和力，早在几千年前就已经应用在棉、麻和丝等天然纤维的染色上，与超临界二氧化碳介质之间有着较好的相容性。
据文献报道，许多天然植物染料，如茜草、紫草、大黄等，在超临界二氧化碳中都有一定的溶解性，具有用于超临界二氧化碳介质棉纤维染色的基本条件。但天然植物染料与棉纤维之间作用力较弱，上染棉纤维后均存在色深低、牢度差的问题，限制了天然植物染料在超临界二氧化碳棉纤维染色技术中应用。
目前大部分天然纤维的染色试验，由于需要预处理，有时候纤维染色后还需要在水中或溶剂中后清洗，除去纤维表面预浸渍的物质，因此失去了无水超临界二样化碳染色的主要优点，此外还需要额外的耗能处理以及纤维的干燥步骤，这些在传统的水系染色中是不必要的。
当这些物质永久性地固着在纤维表面时，则需要相当高浓度的改性处理剂，尚可获得合适且高的颜色深度，这将使纤维性能发生显著变化，如棉在大多数的应用中令人难以接受。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种天然纤维的染色方法，利用超临界二氧化碳流体，通过两步染色法，不需要预处理，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明公开了一种天然纤维的染色方法，具体步骤如下：
步骤一、将天然植物染料、液态二氧化碳以及固色剂加入到超临界二氧化碳染色装置内，加热到105～125℃，维持20～30分钟；
再将天然纤维加入到超临界二氧化碳染色装置内，在温度为130～150℃以及压力为18～25mpa的条件下进行染色，维持90～110分钟；
步骤二、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，在温度为25～35℃以及压力为4～6mpa的条件下进行二氧化碳和天然植物染料的回收；
步骤三、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，降温至常温，降压至常压得初染色天然纤维；
步骤四、将所述初染色天然纤维用丙酮清洗，再用水清洗后烘干加入到超临界二氧化碳染色装置内，并加入天然植物染料、液态二氧化碳以及固色剂，在温度为90～120℃以及压力为18～25mpa的条件下进行染色，维持70～120分钟；
步骤五、重复所述步骤二以及步骤三，获得成品染色天然纤维。
优选地，所述的天然植物染料为玫瑰染料、紫罗兰染料、藏红花染料、紫苏染料、姜黄染料中的一种或几种。
优选地，提取后的所述天然植物染料的粒度为80～100目。
优选地，所述步骤一中加入的天然植物染料和所述天然纤维的质量比在1：5～1：10之间。
优选地，所述步骤一中加入的天然植物染料和天然纤维的质量比为1：7。
优选地，所述步骤四中加入的天然植物染料和所述天然纤维的质量比在1：10～1：15之间。
优选地，所述步骤四中加入的天然植物染料和所述天然纤维的质量比在1：10。
优选地，所述固色剂采用二甲基甲酰胺、乙二胺、二乙烯三胺中的一种或多种。
优选地，所述步骤一以及所述步骤四中加入的固色剂分别为15g/l～20g/l。
优选地，所述天然纤维制品为棉、麻、丝、毛天然纤维或者是利用所述天然纤维制成的纱线、面料或成衣。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用本发明的超临界二氧化碳技术对天然纤维进行染色，不用水或其他试剂作为溶剂，不会有废水和废物的产生与排放，属于环保型的功能改性工艺；
2、采用本发明的超临界二氧化碳技术对天然纤维进行染色不需要预处理，更加环保，实现了真正的无水超临界二样化碳染色；
3、采用本发明的超临界二氧化碳技术对天然纤维进行染色速度快，效率高；
4、采用本发明的超临界二氧化碳技术对天然纤维进行染色，染色后的天然纤维色泽均匀、重现性极佳，不会对天然纤维有所损伤；
5、本发明过程中采用的原料二氧化碳和植物染料和天然植物提取物，在使用后均可完全回收使用，降低了生产成本，减少了污染，具有良好的社会效益，可以在纺织行业大量推广运用；
6、采用本发明的超临界二氧化碳技术进行染色制作的面料、成衣、家纺等纺织产品不经过漂白，没有其他化学试剂的残留，更安全；
7、本发明改性的天然纤维制品具有良好的物理性能。
具体实施方式
本发明公开了一种天然纤维的染色方法。
实施例1
本实施例公开了一种利用超临界二氧化碳流体天然纤维的染色方法，具体步骤如下：
步骤一、将1g天然植物染料在细度提取机中提取至80目、液态二氧化碳以及二甲基甲酰胺加入到超临界二氧化碳染色装置内，加热到105℃，维持30分钟，再将天然纤维加入到超临界二氧化碳染色装置内，在温度为150℃以及压力为25mpa的条件下进行染色，维持100分钟。所述天然植物染料和天然纤维的质量比1：10。所述固色剂为15g/l。
步骤二、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，在温度为25～35℃以及压力为4～6mpa的条件下进行二氧化碳和天然植物染料的回收。
步骤三、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，降温至常温，降压至常压得初染色天然纤维。
步骤四、将所述初染色天然纤维用丙酮清洗，再用水清洗后烘干加入到超临界二氧化碳染色装置内，并加入天然植物染料、液态二氧化碳以及固色剂，在温度为120℃以及压力为25mpa的条件下进行染色，维持120分钟。所述天然植物染料和所述天然纤维的质量比在1：10之间。所述固色剂为12g/l。
步骤五、重复所述步骤二以及步骤三，获得成品染色天然纤维。将成品染色天然纤维用丙酮清洗，再用水清洗，所得纤维进行色牢度的测试(见表1)。
本实施例中所述天然植物染料为藏红花染料，所述天然纤维为棉纤维。
实施例2
本实施例公开了一种利用超临界二氧化碳流体天然纤维的染色方法，具体步骤如下：
步骤一、将1g天然植物染料在细度提取机中提取至100目、液态二氧化碳以及乙二胺加入到超临界二氧化碳染色装置内，加热到125℃，维持20分钟，再将天然纤维加入到超临界二氧化碳染色装置内，在温度为130℃以及压力为24mpa的条件下进行染色，维持90分钟。所述的天然植物染料和天然纤维的质量比在1：7。所述固色剂为12g/l。
步骤二、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，在温度为25～35℃以及压力为4～6mpa的条件下进行二氧化碳和天然植物染料的回收。
步骤三、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，降温至常温，降压至常压，即实现对天然纤维的印染。
步骤四、将所述初染色天然纤维加入到超临界二氧化碳染色装置内，并加入天然植物染料、液态二氧化碳以及固色剂，在温度为90～120℃以及压力为18～25mpa的条件下进行染色，维持70～120分钟。所述天然植物染料和所述天然纤维的质量比在1：15。所述固色剂为15g/l。
步骤五、重复所述步骤二以及步骤三，获得成品染色天然纤维。将成品染色天然纤维用丙酮清洗，再用水清洗，所得纤维进行色牢度的测试(见表1)。本实施例中所述天然植物染料为姜黄染料，所述天然纤维为麻纤维。
实施例3
本实施例公开了一种利用超临界二氧化碳流体天然纤维的染色方法，具体步骤如下：
步骤一、将1g天然植物染料在细度提取机中提取至100目、液态二氧化碳以及二乙烯三胺加入到超临界二氧化碳染色装置内，加热到107℃，维持30分钟，再将天然纤维加入到超临界二氧化碳染色装置内，在温度为140℃以及压力为20mpa的条件下进行染色，维持110分钟。本实施例中所述天然植物染料为姜黄染料，所述天然纤维为棉纤维。所述天然植物染料和天然纤维的质量比在1：5。所述固色剂为10g/l。
步骤二、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，在温度为25～35℃以及压力为4～6mpa的条件下进行二氧化碳和天然植物染料的回收。
步骤三、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，降温至常温，降压至常压得初染色天然纤维。
步骤四、将所述初染色天然纤维用丙酮清洗，再用水清洗后烘干加入到超临界二氧化碳染色装置内，，并加入天然植物染料、液态二氧化碳以及固色剂，在温度为90～120℃以及压力为18～25mpa的条件下进行染色，维持70～120分钟。所述天然植物染料和所述天然纤维的质量比在1：12。所述固色剂为10g/l。
步骤五、重复所述步骤二以及步骤三，获得成品染色天然纤维。将成品染色天然纤维用丙酮清洗，再用水清洗，所得纤维进行色牢度的测试(见表1)。
本实施例中所述天然植物染料为姜黄染料，所述天然纤维为棉纤维。
对比例1
本对比例公开了一种利用超临界二氧化碳流体天然纤维的染色方法，具体步骤如下：
步骤一、将11g天然植物染料在细度提取机中提取至80目、液态二氧化碳以及加入到超临界二氧化碳染色装置内，加热到110℃，维持30分钟，再将天然纤维加入到超临界二氧化碳染色装置内，在温度为130℃以及压力为20mpa的条件下进行染色，维持90分钟。
步骤二、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，在温度为25～35℃以及压力为4～6mpa的条件下进行二氧化碳和天然植物染料的回收。所述的天然植物染料和天然纤维的质量比在1：15。所述固色剂为10g/l。
步骤三、控制超临界二氧化碳染色装置进行释压，降温至常温，降压至常压，即获得成品染色天然纤维。将染色的棉纤维用丙酮清洗，再用水清洗，所得纤维进行色牢度的测试(见表1)。
本实施例中所述天然植物染料为姜黄染料，所述天然纤维为棉纤维。
综上所述，将染色的棉纤维用丙酮清洗，再用水清洗，所得纤维进行色牢度的测试(见表1)。
按照gb/t.3921.1-1997纺织品色牢度试验耐洗色牢度，gb7565-87纺织品色牢度试验棉和粘胶标准贴衬织物规格和gb6151-857纺织品色牢度试验色牢度的评定，进行织物色牢度测试分析。实施例一到实施例三中的实验结果均显示染后织物的耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度均可达到服用织物要求：耐磨擦色牢度可达到3～4级，耐水洗色牢度可达到3～5级。而对比例中的染后织物的耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度无法达到服用织物要求。
表1
实施例一到实施例三以及对比例中的天然植物染料的提取过程如下：天然植物经洗涤、干燥后研磨成粉末状，用乙醇浸泡，适当条件下震荡90min后抽滤，滤渣再次浸提抽滤，反复3次，合并滤液，将此提取液经以下几步处理：皂化、萃取、镁离子置换、烘干成粉末。
另外，实际应用中天然植物染料也可以直接购买现成的植物染料。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。