Краситель - Dye

Химическая структура красителя индиго , синий цвет синих джинсов. После извлечения из растений краситель индиго синтезируется почти исключительно в промышленных масштабах.
Сушка пряжи после окрашивания в соответствии с ранними американскими традициями в музее живой истории Коннер-Прери .

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 материалом. Краситель обычно применяется в водном растворе , и может потребоваться протрава для улучшения стойкости красителя на волокне.

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

Крашение шерстяной ткани, 1482 г .: из французского перевода Бартоломея Англиканского.

Большинство натуральных красителей получают из неживотных источников: корней , ягод , коры , листьев , древесины , грибов и лишайников . В 21 веке большинство красителей являются синтетическими, т. Е. Производятся человеком из нефтехимических продуктов. Пионером этого процесса стала компания J. Pullar and Sons в Шотландии. Помимо пигментации, они имеют ряд применений, включая лазеры на органических красителях , оптические носители ( CD-R ) и датчики камеры ( матрица цветных фильтров ).

История

Окрашивание тканей восходит к периоду неолита . На протяжении всей истории люди красили свои ткани, используя обычные местные материалы. Редкие красители, которые давали 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 техник резистного окрашивания , чтобы контролировать поглощение цвета в куске окрашенной ткани. Красители из Нового Света, такие как кошениль и бревна, были привезены в Европу испанскими флотами сокровищ, а красители Европы были привезены колонистами в Америку.

Окрашенные волокна льна были найдены в Республике Грузия в доисторической пещере, датируемой 36 000 лет назад . Археологические данные показывают, что окрашивание , особенно в Индии и Финикии , широко применялось уже 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 открытие мовеина начало 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.

Открытие лилового также привело к развитию иммунологии и химиотерапии . В 1863 году предшественник Bayer AG был основан в городе Вупперталь , 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 на плазмодий, ответственный за малярию .

Историческая коллекция из более чем 10 000 красителей в Техническом университете Дрездена, Германия

Химия

Цвет красителя зависит от способности вещества поглощать свет в видимой области электромагнитного спектра (380-750 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.

Типы

Фирменный краситель RIT из Мексики середины 20 века, часть постоянной коллекции Museo del Objeto del Objeto
Женщина крашения ее волосы .

Красители классифицируются по их растворимости и химическим свойствам.

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 способствовать поглощению красителя волокном. 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 либо хлорида натрия (NaCl), либо сульфата натрия (Na 2 SO 4 ), либо 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. Наиболее 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 калия применяется 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 не растворяются 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 взаимодействовать 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 сушатся 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 реагируют 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

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

Также был установлен ряд других классов, в том числе:

  • Окислительные основы, в основном для волос и меха
  • Лазерные красители : родамин 6Г и кумариновые красители.
  • Краски для кожи, 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.
  • Краситель Mayhems, используемый в водяном охлаждении для внешнего вида, часто переименовывается в краситель RIT.

Хромофорные красители

По характеру хромофора красители делятся на:

Загрязнение

Красители, производимые в текстильной, полиграфической и бумажной промышленности, являются источником загрязнения рек и водных путей. По оценкам, ежегодно производится 700 000 тонн красителей (данные за 1990 год). Утилизации этого материала с помощью химических и биологических средств уделяется много внимания.

Классические красители и их использование в медицине и лаборатории

Согласно словарю Мерриама-Вебстера, краситель или краситель - это краситель, который способен проникать в живые клетки или ткани, не вызывая немедленных видимых дегенеративных изменений; таким образом, его также называют жизненно важным пятном. Суправитальное окрашивание влечет за собой удаление живых клеток из организма, тогда как прижизненное окрашивание влечет за собой инъекцию (или другое введение) красителя в организм. Термин «витальное пятно» иногда используется взаимозаменяемо с прижизненным пятном и, в некоторых случаях, с наджизненным пятном, при этом основная концепция заключается в том, что исследуемая клетка все еще жива. В более строгом смысле термин «витальное окрашивание» означает полную противоположность «суправитального окрашивания». Если живые клетки поглощают пятно во время суправитального окрашивания, они исключают его при «витальном окрашивании»; например, они окрашиваются отрицательно, в то время как только мертвые клетки окрашиваются положительно, и, таким образом, жизнеспособность может быть определена путем подсчета процента от общего числа клеток, которые окрашиваются отрицательно. Поскольку краситель определяет, является ли окрашивание наджизненным или прижизненным, комбинацию наджизненного и витального красителей можно использовать для более точной классификации клеток по различным группам (например, жизнеспособные, мертвые, умирающие).

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Абельшаузер, Вернер. История Германии и глобальное предприятие: BASF: История компании (2004 г.) охватывает 1865–2000 гг.
  • Пиво, Джон Дж . Появление немецкой красильной промышленности (1959)