超临界CO₂具有良好的溶解扩散性能，使得其可代替水作为染色介质，由于它具有节能、节水、工艺流程短等特点，已成为国内外染整行业的研究热点。目前，对超临界染色技术的研究仅限于使用化学染料的阶段，为实现天然纤维的良好染色效果，人们不得不使用各种改性方法，以增加染料与纤维之间的亲和性。这种研究的负面影响是：一方面增加了成本；另一方面，使得原本绿色环保的超临界染色工艺，在改性时产生污染。为了开发无污染、低能耗的“生态绿色”生产工艺，本文采用天然姜黄为染料，在超临界CO₂染色装置中完成萃取—染色一步法工艺。论文阐述了超临界CO₂的性质、热力学原理和传质机理，提出了超临界CO₂萃取—染色一步法工艺技术，建立了天然姜黄收缩核模型，从分子水平分析了天然姜黄素的晶体结构以及姜黄素与天然纤维的结合性能。由于姜黄素的分子较小，分子极性小，在超临界CO₂中溶解度较大，可得到较好的分散性能，实现了萃取—染色一步法。采用正交试验和单因素试验分析的方法，对天然纤维织物和化学纤维织物进行超临界CO₂萃取—染色一步法实验。对超临界萃取染色工艺对染色颜色特征值的影响进行了研究，确定了最优染色条件。结果表明：在萃取染色一步法工艺中，姜黄粒度（φ）大小影响甚大，随粒度减小，色差增大、得色增深、固着率增加，姜黄粒度为0.5mm色差和固着率均最大；采用内染、外染结合的工艺，可提高织物匀染性，缩短染色时间；染色效果化学纤维优于蛋白质纤维和纤维素纤维，缠绕织物染色形式优于层放织物。毛织物最优工艺为：姜黄粒度φ=0.5mm、27Mpa、80℃、50min；棉织物最优工艺为：姜黄粒度φ=0.5mm、27Mpa、100℃、50min；PET织物最优工艺为：姜黄粒度φ=0.5mm、27Mpa、80℃、50min。超临界CO₂萃取染色一步法工艺具有上染时间短、织物匀染性好、色牢度优的特点，为天然染料应用于超临界CO₂染色工艺技术的研究提供了理论基础。