为了避免合成染料对环境的污染及对人体的危害,人们重新重视无毒、可再生、色调别致、对人体无刺激、具有天然保健功能且与生态环境具有良好相容性的天然染料。伴随着近几年来染发的时尚流行,研究天然染料的制备以及对头发的染色工艺具有重要的意义。本文选取在羊毛染色领域中研究较多、染色效果较好的红色系天然植物染料苏木精、儿茶素为研究对象,研究这两种植物染料的提取及其对头发的染色性能。首先根据两种染料植物的性能,用不同的溶剂及提取方法,以紫外-可见光分光光度仪测出的吸光度值为依据选取最佳提取工艺;设计三水平四因素正交试验,使用视频变焦显微镜对染色后的头发横截面进行观察,探索天然染料对头发的染色深度,表明天然染料对头发的染色呈环染;以电脑测配色系统测量出的提取液上染头发的颜色特征值及环染厚度为依据,探讨染色温度、时间、pH值、媒染剂用量等染色工艺参数对苏木精及儿茶素上染头发效果的影响规律,结果显示,不同的颜色特征需要选择不同的染色工艺。其次,研究天然染料苏木精对头发染色后的稳定性(TPD)及头发与苏木精之间相互作用的动力学与热力学,探索其染色机理。结果表明,染发过程中,苏木精被头发吸附的同时,苏木精的脱附作用也在进行,且与吸附过程相互竞争;苏木精上染头发的过程中,头发对于苏木精的吸附符合二级动力学模型,且染色速率和染色平衡吸附量均随着温度的升高先增大后又略微减小;相对于Langmuir方程模型,头发对于苏木精的吸附等温线更加符合Freundlich方程,吸附过程是自发的、放热的、熵增加的过程,温度低时有利于头发对苏木精的吸附。用量子化学Gaussian03软件包对头发与天然染料苏木精的相互作用进行理论研究。结果表明,如果苏木精染液偏酸性,则苏木精主要与头发分子片段中的氨基发生作用;如果染液偏碱性,则主要与头发分子片段中的羧基发生作用。相对来说,在碱性条件下染色时,会使得染色更牢固。其中,尤以在碱性环境中头发与苏木精相互作用时,结构更稳定,头发会以氨基季铵盐的形式与苏木精相互作用。