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(图)染料
染料
染料是有颜色的物质。但有颜色的物质并不一定是染料。作为染料,必须能够使一定颜色附着在纤维上。且不易脱落、变色。染料通常溶于水中,一部份的染料需要媒染剂使染料能黏着于纤维上。染料和色素吸收部份波长的光,所以看起来带有颜色。与染料比较,色素并不溶于水中,亦不会附着于其他物质上。考古资料显示,染色技术于印度和中东已有超过五千年历史。当时的染料从动植物或矿物质而来,甚少经过处理。大多数染料来自植物界(如植物的根、莓类、树皮、叶子和木料等),但此类染料甚少被广泛用于商业上。



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染料 有机染料

 

(图)染料
染过的衣服
第一种人造的有机染料苯胺紫(mauveine)由威廉·珀金(William Henry Perkin)于一八五六年发明。其后共有上千种染料被发明出来。现今根据染料着色的方式来将它们分类。

酸性洗染是利用水溶性阴离子染剂进行染色,广泛的应用于丝绸羊毛、尼龙和改造过的乙酰纤维等可以使用中性到酸染浴的材质的染色。染剂对纤维的附着能力至少有一部分是归因于染剂中的阴离子与纤维中的阳离子行成盐类的反应。所以酸染料不能附着于纤维素构成的纤维。

碱性洗染是用水溶阳离子洗染,主要应用对丙烯酸酯纤维,也有少部分用于羊毛和丝绸。通常会加入乙酸帮助纤维吸收染料。另外,碱性洗染还应用于色纸上色。

直接洗染又名实体洗染,通常配合中立或轻微碱性染浴, 或是在靠近沸点的温度之下进行, 有些还会配合加入氯化钠(NaCl) 或硫酸钠(Na2SO4) 。直接洗染被用在棉花, 纸, 皮革, 羊毛, 丝绸和尼龙的染色。另外还用在酸碱度显示和和生物体的染色。

媒染顾名思义就是需要媒介, 它可以增强染料固着的坚牢度并可使染料抗水, 光和发汗。媒介的选择是很重要的,因为它可以很明显的改变最后染出来的颜色。大部分天然物质的洗染都属于媒染,因此有很多关于技巧介绍的文献。最重要的媒染是综合性媒介洗染,或镀铬物洗染, 用在羊毛染色上;这些包括一些羊毛专用的30%洗染 , 另外这种染色法对于海军服的深色染特别有用。媒染的一种媒介──重铬酸钾──主要作用是后续处理。要注意的是许多媒染用媒介都含有重金属盐类, 可能对健康造成严重危害所以使用时必须小心。

大桶洗染用的染料基本上是不溶于水也不能附着在纤维上。但是可以先利用在碱性水溶液中进行还原反应产生染料的无色碱金属盐类,借由这型式来附着在纤维上。随后以氧化反应来使染料重新呈色以完成洗染。

易反应染料是运用含有容易与纤维起反应的取代基的发光团化合物进行染色。因为与纤维形成共价键因此这种染色法堪称最耐久的染色法。有所谓冷性易反应的染料,譬如Procion MX 、Cibacron F, 和Drimarene K, 可以在室温之下进行反应所以容易运用、所以易反应的染料显然是在家庭或是艺术工作室中染棉花或纤维素的最佳选择。

分散洗染最初是被开发来染醋酸纤维素,并且具有极不溶于水的特性。染料均匀的被混合在分散基质中,以糊状型式或先透过喷雾干燥法来制成粉末出售。它们也可被使用来洗染尼龙、三乙酸酯纤维素、聚酯和乙酰纤维。在某些情况下,洗染需要在130 .C下进行,同时还要配合高压力。极度微小的染料颗粒可以增大接触面积所以容易溶解并被纤维吸收。染色的效率受到分散基质的影响。

偶氮洗染是一种直接让不溶于水的偶氮染料直接生成在纤维上或纤维里的技术。这种方式由加入偶氮及耦合化合物进行反应来达成。适当调整染浴的条件及各成分的比例产生不能溶解的偶氮染料。这个技术洗染是极为独特的, 因为最后的颜色由偶氮化合物及耦合化合物控制。

硫磺染料是用来将棉化染成暗色的染料。起始的染浴给予一种黄色或苍白淡黄绿颜色。接下来进行氧化反应形成在袜子蓝色牛仔裤上可以看到的的靛蓝色的黑暗的黑色。

染料 食用色素

 

因为食用色素被分类为食品添加剂, 它们的质素较工业用染料为高。 食物染料可以算是直接洗染, 媒染和大桶洗染的应用, 并且他们的用途法律严密地控制。大部分的食用色素是属于非天然化合物, 例如蒽醌和三苯基甲烷化合物可以提供绿色和蓝色。即使如此, 一些天然的染料也有被运用作为食用色素。

食用色素以来源的不同,可分为两大类,分别是人工色素天然色素。食用的人工合成色素通常以煤焦油来制成,各国或地区对对人工色素的使用有严格的限制。

天然色素主要来源有三方面是植物,动物,和微生物。天然色素总的来说,安全性高,大部份是源自植物。但是以素食者来说,看见产品注明是天然或是有机,就以为是素食的话,是很不安全的。介定为天然色素的:胭脂虫红色E120,紫胶红色素(Lac Red)、虾売色素等都是动物性的,素食者忌食。

还有等同天然的分类,即是化学合成的色素,其成份和功效与天然提取物完全相同,所以视为等同天然(Nature Identical)看待。

就以广受香港人欢迎的斋卤味来说,就分别有人工色素和天然色素。斋卤味可以分为红色的酸斋,黄色的咖喱斋,深色的素蚝油斋。素蚝油斋的色素由蚝油而来,蚝油的色来自焦糖,是深褐色,属于天然色素。咖喱斋的色来自咖喱粉,是香料本身的天然色素。红色的酸斋,可以用茄汁调色,但很多都用人工的红色,因为人工色素,价钱平,颜色靓,不易褪色,这一点后重要,如果容易褪色,食完之后,棚牙都染到红色,就不太好了。不过这些红色不会是花红粉,因为这是工业用的,香港是禁止用在食品上的。

人工的煤焦油色素,香港准许用的有十七种左右,英国和欧盟大约二十种,美国约十种,日本十一种,中国有九种。

中国准许使用的合成色素有:胭脂红,苋菜红,赤藓红,新红,红色40,柠檬黄,日落黄,靛蓝,亮蓝。

不同的国家对食用色素都有自己的名称和编排系统,同一种色素在不同的国家或地区可能用不同的编号。例如,柠檬黄,又叫酒石黄,台湾叫食用黄色4号,美国叫黄色5号,日本又叫黄色4号,英国叫黄色17号,而欧盟叫E102。
为了避免混乱,国际上出了一套颜色索引编号(Color Index),简称C I ,每一种色素的编号可以对照。所以现在在超市,都会发现一些货品有C I 号码。

为了美化食品,可使用的法定食用煤焦色素,有红色六号、七号、四十号、黄色四号、五号、绿色三号、蓝色一号、二号等。法定的食用色素大多是酸性煤焦色素,而且是水溶性,所以将使用色素的食品放在水中时,水会着色。话虽如此,但许多不肖的黑心商人仍是在用非法的工业用色素,因为这些工业色素成本较食用色素低,不肖商人为了降低成本却大量使用工业色素,而工业用色素含有苯以及高含量的钠等重金属,容易致癌,为了避免吃到工业用的色素,最好少买使用色素的食品。

染料 用途

 

饮食制品使用色素的主要目的,即在于美化食品外观,以增进食欲。 煤焦色素大多由煤焦油经蒸馏、硫化、硝化…及其他复杂的有基反应制得。今已发现好几种煤焦色素皆具有强烈的致癌性。现行中国法定人工食用色素只有上述法定的八种,工业用色素不得用以食品用。 摄取多量的人工色素对人体并没有任何的好处,而可能会有害处,消费者选食品,应尽量避免选择色彩鲜艳或是著有奇异色泽的食品。 生的新鲜的肉类、鱼贝类、豆类、蔬菜、水果、味噌、酱油、海带、海苔、茶叶等都不得使用色素。

染料 分类

 
能将纤维或其他被染物染成各种颜色的有机化合物。分天然染料和合成染料两类。染色时先将染料制成水溶液、有机溶液、悬浮液等染液,当染液对纤维进行染色时,染料分子通过吸附、扩散以及一系列其他化学或物理化学的作用,从染液转移到纤维等被染物上,使其染色。对于染料分类、结构、制法、性能、应用和发色理论等进行研究的科学称为染料化学。

发色机理  染料的颜色是染料对入射的可见光线发生选择吸收的结果。若入射的可见光线全部被物体吸收,则此物体呈黑色;若入射的可见光线全部被反射,则呈白色;若物体吸收入射的可见光线中某一段波长的光线,则此物体显示的颜色呈反射光线的颜色,吸收的光谱色和显示的颜色互为补色(表1)。

(图)表一
表一

当改变染料分子结构,使其最大吸收波长增大或缩短时,染料的色光就相应地加深或变浅。染料吸收可见光线的范围和颜色的纯度有关,吸收范围愈窄,颜色的纯度愈高。染料的吸收曲线形状各异,颜色也千差万别。用分光光度仪可测定入射到染液中的光线强度和透过染液后的光线强度的比值,由此得出染料的吸收曲线图和最大吸收波长。

染料分子中含有一个或数个特殊的官能团,称为发色团,如偶氮基、硝基、亚硝基、羰基等。这些发色团在吸收光线后产生的电子跃迁不同,最大吸收波长也不同。此外,染料必须含有助色团,如氨基、羟基、磺酸基和甲基等,它们对染料的色光、纯度、深浅度和溶解度等都有影响。

性能  使被染物着色后,抵抗外界各类化学、物理机械等作用并保持原来色泽的能力,称为坚牢度或牢度。抵抗能力大的即牢度高,抵抗能力小的即牢度低。通常以标准试样作为牢度的基准,采用比较法来确定若干等级,如耐光牢度分为8级,耐洗、耐氯漂、耐摩擦、耐升华等牢度均分为5级,级数越小,牢度越低。牢度的高低,决定于染料和被染物的性质以及染色的方法。

命名  染料的命名有三个组成部分。首先是根据染料的应用方法、性质或商品牌号而采取的冠称,如酸性、直接、反应性、还原、硫化、碱性、阳离子、分散等。其次是色称,表示染料的色泽,通用的为嫩黄、金黄、黄、深黄、艳橙、橙、大红、艳红、红、桃红、深红、紫红、艳紫、紫、艳蓝、翠蓝、蓝、深蓝、藏青、艳绿、绿、深绿、橄榄、黄棕、红棕、棕、深棕、灰、黑等。最后为尾称,用拉丁字母表示染料的色光、形态、特殊性能或用途等,如:
B蓝光      K冷染       S标准强度 
C耐氯      L耐光牢度较好   T深 
D稍暗      M混合物      X浓度 
F亮或带荧光   N新型       V稍亮 
G黄光或绿光   P适用于印花    W适用于羊毛 
I还原染料级牢度 R红光
《染料索引》(以下简称C.I.)中,对染料加以统一编号。例如还原蓝 RSN即表示带红光的、具有标准强度
(图)染料
表2
的、新型还原蓝色染料,统一命名为C.I.还原蓝4。

分类  品种繁多,有两种分类方法。一种是根据染料分子中所含类似的基本结构或基团,即各种染料分子结构的 共性而形成化学结构分类;另一种是根据染料品种对某些纤维的应用性能和应用方法的共性分类(表2)。 应用  染料主要用于各种纤维的染色,如棉、丝、毛、麻等天然纤维和粘胶、醋酯、涤纶、锦纶、腈纶等化学纤维。此外,也广泛应用于纸张、木材、皮革、涂料、塑料、油墨、墨水、感光材料、食品、医药、化妆品和指示剂等方面。液晶、热敏、压敏、增感等元件以及太阳能利用、激光等所用的功能性染料也得到开发和应用。   

染料 参考资料

 
[1] 中国染料颜料网 http://www.colourant.net/
[2] 中国染料信息网 http://www.cncolors.com/

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参考资料:
1.中国染料颜料网
2.中国染料信息网
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