对于棉、毛等天然纤维织物来说，都是亲水性的纤维，而能够热转移印花的分散染料是疏水性的，两者难以结合。虽然天然纤维也有无定形区，但分散染料和天然纤维间的亲和力很弱，在高温时无定形区也没有类似于涤纶纤维的这种现象发生，所以很难通过同样的方法利用分散染料在天然纤维织物上着色。为了使热转移印花能够应用于天然纤维织物上，很多企业、高校和研究所都在进行这方面的研究。总的来说，有这样几种主要的方法。
1.对天然纤维织物进行预处理
要实现热转移印花，可通过对天然纤维进行化学改性，使其对分散染料有较好的亲和力，并使分散染料在热压时可以上染天然纤维。预处理的方法很多，主要有：
①将纤维变性，使之具备接受分散染料的能力。对这类处理方法的研究报导也较多。如用乙酰化、苯酰化等进行预处理，使纤维大分子上接入疏水性基团，降低天然纤维的亲水性；或在纤维分子上进行酯化、醚化，封闭纤维的极性基团。通过壳聚糖、戊二醛和多元羧酸并复配聚乙二醇和聚乙烯乳液对粘胶纤维织物进行改性预处理，通过封闭粘胶纤维的羟基，降低纤维的亲水性，增加其对分散染料的亲和力，再经热转移印花，获得了良好的转移印花效果。
②用树脂进行预处理。树脂相当于起到了架桥剂的作用，架桥剂的一端能够与纤维结合，另一端能够与分散染料结合，即在分散染料和天然纤维之间架起一座桥梁，由此实现天然纤维织物的热转移印花。如利用三聚氰胺、甲醛和聚乙二醇共同作用处理棉织物能得到较好的染料转移率和水洗牢度，但织物手感偏硬，且存在游离甲醛的问题。也有报道将织物预处理与热转移印花同步进行的，将1，6-己二醇、聚乙二醇等作为助色剂与含有分散染料的色墨按一定百分比混合制成新的色墨，将其作用到转移印花纸上，再通过热转移将分散染料和助色剂一起转印到毛织物上并固着，可获得较好的颜色清晰度和色牢度。
2.研究新的可与天然纤维结合的有色物质
合成纤维依靠无定形区的变化接受分散染料，除了采用人为的方法在天然纤维上接受分散染料的手段外，研究新型的有色体也是一个发展方向。当然这种有色体必须符合以下条件：
①能够在150~200％之间升华成气体；
②能够与天然纤维产生吸引和固着；
③具有较好的染色牢度，主要是在湿处理方面。有研究员在C.I.分散红60的基础上，通过改变助色基团，合成了新型蒽醌型分散染料，研究结果表明用此种新染料进行热转移印花后，转印效果基本令人满意，皂洗牢度得到较大提高。也有研究者通过实验室研究，用常规的转移印花方法将一种非分散染料的有色体转移到棉布上，并具有较坚固的水洗牢度，但目前存在的问题是尚没有形成系统的色谱品种。
3.天然纤维织物热转移印花存在的问题
国内外研究天然纤维热转移印花，主要研究的思路都集中在天然纤维织物上人为的制造接受分散染料的条件，并且形成一股热潮。虽然采用的方法很多，但却存在分散染料在天然纤维上固着欠佳的问题。通过对各种方法处理后的天然纤维印花织物的得色量、鲜艳度、色牢度、手感以及印花织物储存后的色泽变化等指标进行考核，这些指标还无法完全满足。主要体现在：①得色量降低；②鲜艳度降低；③湿处理牢度较差；④印花后织物长时间存放后，易产生泳移变色。
采用天然转移印花整挺剂对棉织物进行预处理，再用转移印花机进行转移，棉织物经过预处理后可以提高分散染料和棉纤维之间的亲和力，使得分散染料能很好的印制到棉纤维上，图案清晰、颜色较鲜艳。同时，棉等天然纤维织物的干摩擦牢度基本都在5级、湿摩擦牢度绝大部分都在4级或4级以上，而棉织物的耐洗牢度都较差，基本都在1~2级左右。
虽然目前国内外很多研究机构都在棉、毛等天然纤维织物的热转移印花上投人了极大的热情，但大部分的研究数据表明，耐洗牢度普遍较差，无法满足后续加工和使用的要求。当织物进行预处理后再经皂洗处理，然后进行转移印花，有如下表现：印花效果与经过预处理后直接转移印花的效果相似，耐洗牢度有所提高，但还不是很理想，这说明经过皂洗后织物上依然保留有预处理剂，处理上去的整理剂能够较好的与纤维结合。也说明造成印花织物耐洗牢度差的原因主要还是在于分散染料虽然可以固着在天然纤维织物上，但其固着的程度还不够。有研究员在进行皂洗牢度测试的过程中还发现，转移印花织物上的染料不同、颜色不同，褪色变色的程度也不一样。这可能是因为印制到棉织物上的分散染料并没有和作用上去的预处理剂很好的结合，且与分散染料的分子结构、分子量有关。另外，通过对棉织物热转移印花后C.I.分散红60皂洗的变色原因进行了研究分析，结果表明皂洗使纤维溶胀，使其中的染料发生位移并重排，同时使分散染料共轭体系的电子云分布发生偏移。由此可见，对转移印花用的分散染料进行必要的筛选，找出较为适合于天然纤维热转移印花用的染料，并对工艺进行进一步的研究来提高棉织物的耐洗牢度，是我们以后研究天然纤维织物用分散染料热转移印花首先要解决的问题。
目前，天然纤维织物的生产和使用仍占据着较大的比重，而长期以来，印染生产大部分都是以水为介质的反应，由于水相反应的不完全性，造成很多的负面影响。如印花加工过程中会排出含大量印花浆料、染料、助剂等的废水，造成了能源的消耗和环境的污染。热转移印花与传统的水相工艺相比，属于一种气相反应工艺，无废水排放，这一点在人类生存环境日益恶化的今天，无疑非常受到关注。因此研究节水、节能、环保型的天然纤维织物转移印花技术有其重要意义，转移印花改变了传统印染行业耗水多、废水排放量大的缺点，有效地控制了生产过程中能源的消耗和废水的产生，为推动印染行业的清洁化生产进程，提供了一种全新的生产理念和生产方式，天然纤维织物热转移印花技术下一步应注重以下几个方面：
①目前所采用的处理方法能够让分散染料转移到棉、毛等天然纤维织物上，但还不能将分散染料很好的固着，染料易从纤维上掉落。所以，需要研制开发环保型的具有高反应活性、多官能团的特种印染整理剂，对棉、毛等天然纤维织物进行加工；②对转移印花用的分散染料要进行必要选。同时，可以研制开发环保型特种染料色墨天然纤维织物印花提供新的技术手段；③加强对工艺的研究，开发节能、少水果优良的天然纤维织物印花工艺。