天然植物染料具有无毒、无害、无污染的特点。天然纤维织物用天然植物染料染色，不仅提高了产品的附加值，同时实现了服装面料的纯天然化，符合新世纪人们对服装的要求，是开发“生态服装”“全绿服装”纺织品的一个很好的研究途径。因此，对天然植物染料的研究是一个有益于生态环境和人类服饰健康的课题。本文介绍了天然染料染色的发展历史、国内外对天然染料的研究进展和现状，对天然植物染料作了分类说明，对天然染料市场作了展望，并总结应用天然植物染料的优点和弊端；同时归纳了目前国内外对改善纤维素纤维染色性能的方法。针对天然植物染料自身固有的一些缺陷，提出了对纤维素纤维织物进行化学改性，以提高天然植物染料用于纤维素纤维织物的染色性能。本论文实验室自制合成一种较稳定的、分子量较小的、结构简单的季铵盐阳离子改性剂，对纤维素纤维织物进行季钱基改性，将纤维素的离子性由阴荷性转变成阳荷性，增强天然植物染料和纤维素纤维织物之间的亲和力，使天然植物染料牢固的固着在织物上，以提高织物的染色性能。纤维素纤维改性部分：通过反复实验和研究优化出纤维素纤维改性剂AM合成的最优工艺条件为：三甲胺与环氧氯丙烷的摩尔比1：1，反应溶液pH=7，反应温度80℃，反应时间3小时。并采用L₉（3⁴）正交实验极差分析、方差分析及单因素分析得出棉织物阳离子改性最优工艺条件为：改性剂浓度50g／l，NaOH浓度15g／l，反应温度70℃，反应时间40min，浴比1：30。同时对改性后纤维素纤维织物的服用性能进行了测试。天然植物染料上染改性纤维素纤维织物的染色效果：通过正交实验、极差分析、方差分析及单因素分析，得出大黄、姜黄直接用于改性棉织物染色的最优工艺条件。通过正交实验优化出大黄、姜黄用于改性棉的预媒、后媒染色工艺条件。通过改性与未改性染色试样的对比得出纤维素纤维织物经化学改性后，大大提高了天然植物染料对改性纤维素纤维织物的染色性能；通过媒染改性试样与直接染改性试样的对比得出经媒染的染色试样的干、湿摩擦牢度和水洗牢度都有相应的提高，说明媒染能增加天然植物染料用于改性纤维素纤维织物的固色效果；通过稀土媒染试样与铝盐媒染试样的对比得出可以用稀土媒染剂代替铝盐。天然植物染料用于改性纤维素纤维织物的匀染性和透染性均较好。天然植物染料上染改性纤维素纤维织物的染色机理：通过红外光谱、扫描电镜、X射线及凯氏定氮法，证明改性剂和纤维素发生了反应，纤维上带有了季铵基，因此带有正电荷。通过剥色实验得出改性纤维素纤维与姜黄之间在形成氢键和范德华力的基础上，还形成了结合力较强的离子键；改性纤维素纤维与大黄之间在形成氢键和范德华力德的基础上，主要形成离子键，此外同时由于大黄染料分子中可能有羧基的存在（大黄酸），羧基与纤维素上的羟基发生反应，生成酯基，二者以共价键的形式相结合。从而推论出大黄、姜黄等天然植物染料上染改性纤维素纤维织物按静电吸附机理进行，即符合朗格缪尔吸附等温线。用目前发现的唯一的天然阳离子染料—黄连对纤维素纤维织物进行染色验证实验，进一步证明了改性剂和纤维素纤维发生了反应，同时验证了大黄、姜黄和改性纤维素纤维之间的结合状态及天然植物染料上染改性纤维素纤维的染色机理。本论文通过化学改性大大提高了天然植物染料用于纤维素纤维织物的染色性能，同时采用环保媒染剂一稀土进行媒染，可望形成以天然物质为主体的产品和产业，进而创造出巨大的经济和环境效益。