Краситель представляет собой цветное вещество , которое химически св зываетс с подложкой , к которой она применяется. Это отличает красители от пигментов, которые химически не связываются с окрашиваемым ими материалом. Краситель обычно применяется в водном растворе , и может потребоваться протрава для улучшения стойкости красителя на волокне. [2]
И красители, и пигменты окрашены, потому что они поглощают только некоторые длины волн видимого света . Красители обычно растворимы в воде, тогда как пигменты нерастворимы. Некоторые красители могут стать нерастворимыми при добавлении соли для получения озерного пигмента .
Натуральные и синтетические красители [ править ]
Большинство натуральных красителей получают из растительных источников: корней , ягод , коры , листьев , древесины , грибов и лишайников . [3] В 21 веке большинство красителей являются синтетическими, т. Е. Производятся человеком из нефтехимических продуктов. [ необходима цитата ] Процесс был впервые предложен Дж. Пулларом и сыновьями в Шотландии. [4] Помимо пигментации, они имеют ряд применений, включая лазеры на органических красителях , [5] оптические носители ( CD-R ) и датчики камеры (массив цветных фильтров ).
История [ править ]
Окрашивание тканей восходит к периоду неолита . На протяжении всей истории люди красили свои ткани, используя обычные местные материалы. Редкие красители, которые дают яркие и стойкие цвета, такие как природные красители для беспозвоночных тирский пурпурный и малиновый кермес, были высоко ценимыми предметами роскоши в древнем и средневековом мире. Красители на растительной основе, такие как вайда , индиго , шафран и марена, были важными торговыми товарами в экономиках Азии и Европы. По всей Азии и Африке ткани с рисунком производились с использованием методов окрашивания резистом , чтобы контролировать поглощение цвета в куске окрашенной ткани. Красители изНовый Свет, такой как кошениль и бревна, были привезены в Европу испанскими флотами сокровищ [6], а красители Европы были привезены колонистами в Америку. [7]
Окрашенные льняные волокна были найдены в Республике Грузия в доисторической пещере, датируемой 36 000 лет назад . [8] [9] Археологические данные показывают, что окрашивание , особенно в Индии и Финикии , широко применялось на протяжении более 5000 лет. Ранние красители получали из животных , растительных или минеральных источников, практически без обработки. Безусловно, самым большим источником красителей является царство растений , особенно корни, ягоды, кора, листья и древесина, лишь немногие из которых используются в промышленных масштабах.
Первый синтетический краситель, лиловый , был обнаружен интуитивно по Перкин в 1856 году [10] [11] открытие мовеина начал всплеск синтетических красителей и в органической химии в целом. Затем последовали и другие анилиновые красители, такие как фуксин , сафранин и индулин . С тех пор были изготовлены многие тысячи синтетических красителей. [12] [13] [14]
Открытие лилового также привело к развитию иммунологии и химиотерапии . В 1863 году предшественник Bayer AG , которая возникла аспирин , был сформирован в том, что стало Wupperthal , Германия . В 1891 году Пауль Эрлих обнаружил, что определенные клетки или организмы избирательно поглощают определенные красители. Затем он рассудил, что можно ввести достаточно большую дозу, чтобы убить патогенные микроорганизмы, если краситель не повлияет на другие клетки. Эрлих продолжал использовать соединение для борьбы с сифилисом , впервые химическое вещество было использовано для избирательного уничтожения бактерий в организме, он также использовал метиленовый синий для нацеливания наPlasmodium ответственность за малярии . [15]
Химия [ править ]
Цвет красителя зависит от способности вещества поглощать свет в видимой области электромагнитного спектра (400-700 нм). Более ранняя теория, известная как теория Витта, утверждала, что цветной краситель имеет два компонента: хромофор, который придает цвет, поглощая свет в видимой области (некоторые примеры - нитро , азо , хиноидные группы), и ауксохром, который служит для усиления цвета. Эта теория была заменена современной теорией электронной структуры, которая утверждает, что цвет в красителях обусловлен возбуждением валентных π-электронов видимым светом. [16]
Типы [ править ]
Красители классифицируются по их растворимости и химическим свойствам. [2]
Кислотные красители являются вода - растворимая анионными красителями, которые применяются к волокнам , таким как шелк , шерсть , нейлон и модифицированные акриловые волокна с использованием нейтральных до кислых красящих ванн. Прикрепление к волокну объясняется, по крайней мере частично, образованием солей между анионными группами в красителях и катионными группами в волокне. Кислотные красители не относятся к целлюлозным волокнам. К этой категории относится большинство синтетических пищевых красителей. Примерами кислотных красителей являются ализарин Pure Blue B, кислотный красный 88 и т. Д.
Базовые красители - это водорастворимые катионные красители, которые в основном наносятся на акриловые волокна , но находят некоторое применение для шерсти и шелка. Обычно в красильную ванну добавляют уксусную кислоту, чтобы помочь красителю впитаться в волокно. Базовые красители также используются при окрашивании бумаги .
Прямое или основное окрашивание обычно проводят в нейтральной или слабощелочной красильной ванне при температуре кипения или около нее с добавлением хлорида натрия (NaCl) или сульфата натрия (Na 2 SO 4 ) или карбоната натрия (Na 2 CO 3. ). Прямые красители используются для обработки хлопка , бумаги, кожи , шерсти, шелка и нейлона . Они также используются в качестве индикаторов pH и биологических красителей .
Протравные красители требуют протравы , улучшающей стойкость красителя к воде, свету и потоотделению . Выбор протравы очень важен, так как разные протравы могут значительно изменить окончательный цвет. Большинство натуральных красителей являются протравными красителями, поэтому существует обширная литература, описывающая методы окрашивания. Самыми важными протравными красителями являются синтетические протравные красители или хромовые красители, используемые для шерсти; они составляют около 30% красок, используемых для шерсти, и особенно полезны для черных и темно-синих оттенков. Протравный бихромат калияприменяется в качестве дополнительного лечения. Важно отметить, что многие протравы, особенно относящиеся к категории тяжелых металлов, могут быть опасными для здоровья, и при их использовании необходимо соблюдать особую осторожность.
Кубовые красители практически нерастворимы в воде и не могут непосредственно окрашивать волокна. Однако восстановление щелочного раствора дает водорастворимую соль щелочного металла красителя. Эта форма часто является бесцветной, и в этом случае она называется лейко-красителем и имеет сродство с текстильным волокном. Последующее окисление восстанавливает исходный нерастворимый краситель. Цвет джинсовой ткани обусловлен индиго , оригинальным красителем для чана.
В реактивных красителях используется хромофор, присоединенный к заместителю, который способен напрямую реагировать с волокнистым субстратом. В ковалентных связяхкоторые придают реактивный краситель натуральным волокнам делают их одними из самых перманента красителей. «Холодные» реактивные красители, такие как Procion MX , Cibacron F и Drimarene K , очень просты в использовании, поскольку краситель можно наносить при комнатной температуре. Реактивные красители - безусловно, лучший выбор для окрашивания хлопка и других целлюлозных волокон дома или в художественной студии.
Дисперсные красители были первоначально разработаны для окрашивания ацетата целлюлозы и не растворимы в воде. Красители тонко измельчаются в присутствии диспергирующего агента и продаются в виде пасты или высушиваются распылением и продаются в виде порошка. В основном они используются для окрашивания полиэстера , но их также можно использовать для окрашивания нейлона, триацетата целлюлозы и акриловых волокон. В некоторых случаях требуется температура крашения130 ° C (266 ° F) и используется красильная ванна под давлением. Очень мелкий размер частиц дает большую площадь поверхности, которая способствует растворению и поглощению волокном. На скорость окрашивания может существенно влиять выбор диспергирующего агента, используемого во время измельчения.
Азоокрашивание - это метод, при котором нерастворимый азокраситель производится непосредственно на волокне или внутри него. Это достигается обработкой волокна как диазойным, так и связующим компонентами . При соответствующем регулировании условий красильной ванны два компонента вступают в реакцию с образованием необходимого нерастворимого азокрасителя. Этот метод окрашивания уникален тем, что окончательный цвет определяется выбором диазойных и связующих компонентов. Этот метод окрашивания хлопка становится все менее актуальным из-за токсичности используемых химикатов.
Серные красители - недорогие красители, используемые для окрашивания хлопка в темные цвета. Окрашивание осуществляется путем нагревания ткани в растворе органического соединения, обычно производного нитрофенола, и сульфида или полисульфида . Органическое соединение вступает в реакцию с источником сульфида, образуя темные цвета, которые прилипают к ткани. Sulphur Black 1, самый продаваемый краситель по объему, не имеет четко определенной химической структуры.
Некоторые красители, обычно используемые при окрашивании:
| Базовые красители | Кислотные красители |
|---|---|
| Сафранин | Эозин |
| Базовый фуксин | Кислый фуксин |
| Кристально-фиолетовый | Конго Красный |
| Метиленовый синий |
Пищевые красители [ править ]
Еще один класс, который описывает роль красителей, а не способ их использования, - это пищевые красители . Поскольку пищевые красители классифицируются как пищевые добавки , они производятся в соответствии с более высокими стандартами, чем некоторые промышленные красители. Пищевые красители могут быть прямыми, протравными и кубовыми, и их использование строго контролируется законодательством . Многие из них представляют собой азокрасители , хотя соединения антрахинона и трифенилметана используются для таких цветов, как зеленый и синий . Также используются некоторые природные красители.
Другие важные красители [ править ]
Также был установлен ряд других классов, в том числе:
- Окислительные основы, в основном для волос и меха
- Лазерные красители : родамин 6Г и кумариновые красители. [17]
- Кожа красители для кожи
- Флуоресцентные отбеливатели для текстильных волокон и бумаги
- Сольвентные красители , для окрашивания древесины и изготовления цветных лаков, сольвентных красок, красящих масел, восков.
- Контрастные красители, вводимые для магнитно-резонансной томографии, по сути такие же, как красители для одежды, за исключением того, что они связаны с агентом, обладающим сильными парамагнитными свойствами. [18]
- Краситель Mayhems, используемый в водяном охлаждении для внешнего вида, часто переименовывается в краситель RIT.
Хромофорные красители [ править ]
По характеру хромофора красители делятся на: [19]
- Категория: Акридиновые красители , производные акридина
- Категория: Антрахиноновые красители , производные антрахинона
- Красители арилметановые
- Категория: Диарилметановые красители на основе дифенилметана
- Категория: Триарилметановые красители , производные трифенилметана
- Категория: Азокрасители , основанные на -N = N - азо структуры
- Фталоцианиновые красители, производные фталоцианина
- Хинониминовые красители, производные хинона
- Категория: Азиновые красители
- Категория: красители Eurhodin
- Категория: Сафраниновые красители , производные сафранина
- Индамины
- Категория: Индофенольные красители , производные индофенола
- Категория: Оксазиновые красители , производные оксазина
- Оксазоновые красители, производные оксазона
- Категория: Тиазиновые красители
- Категория: Азиновые красители
- Категория: Тиазольные красители
- Категория: Сафраниновые красители
- Ксантеновые красители
- Флуореновые красители, производные флуорена
- Пирониновые красители
- Категория: Фтороновые красители на основе фторона
- Категория: Родаминовые красители , производные родамина
- Флуореновые красители, производные флуорена
Загрязнение [ править ]
Красители, производимые в текстильной, полиграфической и бумажной промышленности, являются источником загрязнения рек и водных путей. [20] Ежегодно производится около 700 000 тонн красителей (данные за 1990 год). Утилизации этого материала с помощью химических и биологических средств уделяется много внимания. [21]
См. Также [ править ]
- Биологический пигмент , любое окрашенное вещество в организмах
- Чешуя синей шерсти
- Окрашивание волос
- Деградация промышленных красителей
- J-агрегат
- Окислитель
- Фототорг
- Лазерные красители
- Список красителей
- Натуральные красители
- Пигменты
- Неорганические пигменты
- Органические пигменты
- Пятно
Ссылки [ править ]
- ^ Steingruber Эльмар (2004). «Красители индиго и индиго». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a14_149.pub2 . ISBN 3527306730.
- ^ a b Бут, Джеральд (2000). «Красители, общий обзор». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a09_073 . ISBN 3527306730.
- Рианна Берджесс, Ребекка (8 ноября 2017 г.). Сбор цвета: как найти растения и сделать натуральные красители . Книги ремесленников. ISBN 9781579654252. Проверено 8 ноября 2017 г. - через Google Книги.
- ^ Джон Pullar (1803-1878) - Курьер и рекламодатель , 7 июня 2016
- ^ Silfvast, Уильям Т. (21 июля 2008). Основы лазера . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781139855570. Проверено 8 ноября 2017 г. - через Google Книги.
- ^ Кастильехо, Марта; Морено, Пабло; Удджа, Мохамед; и другие. (15 августа 2008 г.). Лазеры в сохранении художественных произведений: Труды Международной конференции Lacona VII, Мадрид, Испания, 17 - 21 сентября 2007 года . CRC Press. ISBN 9780203882085. Проверено 8 ноября 2017 г. - через Google Книги.
- ^ Adrosko, Rita J. (8 ноября 1971). Натуральные красители и домашнее окрашивание (в США прежнее название «Натуральные красители») . Курьерская корпорация. ISBN 9780486226880. Проверено 8 ноября 2017 г. - через Google Книги.
- ^ Балтер, M (2009). "Одежда делает человека (Ху)". Наука . 325 (5946): 1329. DOI : 10.1126 / science.325_1329a . PMID 19745126 .
- ^ Квавадзе, E; Бар-Йосеф, О; Белфер-Коэн, А; и другие. (2009). «Волокна дикого льна возрастом 30 000 лет» . Наука . 325 (5946): 1359. Bibcode : 2009Sci ... 325.1359K . DOI : 10.1126 / science.1175404 . PMID 19745144 . S2CID 206520793 . Вспомогательные онлайн-материалы
- Перейти ↑ Hubner, K. (2006). «История - 150 лет лилового». Chemie in Unserer Zeit . 40 (4): 274–275. DOI : 10.1002 / ciuz.200690054 .
- ^ Энтони С. Трэвис (1990). "Сиреневый Перкин: предок органической химической промышленности". Технологии и культура . 31 (1): 51–82. DOI : 10.2307 / 3105760 . JSTOR 3105760 .
- ^ Голод, К., изд. (2003). Промышленные красители. Химия, свойства, применение. Вайнхайм: Wiley-VCH.
- ^ Золлингер, Х. (2003). Цветовая химия. Синтез, свойства и применение органических красителей и пигментов, 3-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH.
- ^ Золлингер, Генрих (2003). Синтезы, свойства и применение органических красителей и пигментов . ISBN 9783906390239.
- ^ Берроуз, А .; Holman, J .; Parsons, A .; Пиллинг, G .; Прайс, Г. (2009). Химия³: Введение в неорганическую, органическую и физическую химию . ОУП Оксфорд. С. 1005–1006. ISBN 978-0-19-927789-6. Проверено 26 февраля 2021 года .
- ^ Бафана, Амит; Деви, Шиванесан Саравана; Чакрабарти, Тапан (28 сентября 2011 г.). «Азокрасители: прошлое, настоящее и будущее». Экологические обзоры . 19 (NA): 350–371. DOI : 10.1139 / a11-018 . ISSN 1181-8700 .
- ^ Дуарте, FJ ; Хиллман, LW, ред. (1990). Принципы лазера на красителях . Академический . Нью-Йорк.
- ^ "патентstorm.us" . Patentstorm.us . Архивировано из оригинального 12 июня 2011 года . Проверено 8 ноября 2017 года .
- ^ Llewellyn, Брайан Д. "Stainsfile - Индекс красителя" . Stainsfile.info . Архивировано из оригинального 16 апреля 2008 года . Проверено 8 ноября 2017 года .
- ^ Бриндли, Льюис (июль 2009 г.). «Новое решение для загрязнения сточных вод красителями» . Мир химии . Проверено 8 июля 2018 .
- ^ Сюй, Сян-Жун; Ли, Хуа-Бин; Ван, Вэнь-Хуа; Гу, Цзи-Донг (2004). «Разложение красителей в водных растворах по процессу Фентона» . Chemosphere . 57 (7): 595–600. Bibcode : 2004Chmsp..57..595X . DOI : 10.1016 / j.chemosphere.2004.07.030 . PMID 15488921 .
Дальнейшее чтение [ править ]
 | Найдите форму лейко в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- Абельсхаузер, Вернер. История Германии и глобальное предприятие: BASF: История компании (2004 г.) охватывает 1865–2000 гг.
- Пиво, Джон Дж . Появление немецкой красильной промышленности (1959)
