Классификация органических красителей реферат
Обновлено: 30.06.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательная организация высшего профессионального обучения
КАФЕДРА ХИМИИ
Курсовая работа
Студентка 631 группы
Морохина Екатерина Андреевна
доктор химических наук, профессор
Козьминых Владислав Олегович
Глава 1. Обзор литературы
1.2Красители в текстильной промышленности и их значения
Глава 2. Методика исследования
Глава 3. Анализ полученных результатов
Глава 4. Методическая работа в школе
Красители — химические соединения , обладающие способностью интенсивно поглощать и преобразовывать энергию электромагнитного излучения в видимой в ближних ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, а так же применяемые для придания этой способности другим телам.
Отличительная особенность красителя — способность пропитывать окрашиваемый материал (например материал) — процессы диффузии и давать цвет по всему его объёму, фиксируясь тем или иным способом на активных центрах — процессы сорбции.[ Полевой 1989.]
Устойчивость окраски определяет, насколько охотно будет пользоваться данным текстильным изделием потребитель. Окраска ткани должна сохраняться в течение срока службы изделия, но в некоторых случаях она может блекнуть, оставаясь приятной на вид. Важна также устойчивость окраски материала при мокрых обработках, стирке, химической чистке, трении, воздействии света, пота, атмосферных загрязнителей, погодных условий и других неблагоприятных факторов. Назначение конкретного текстильного изделия определяет требуемые степень, характер и устойчивость его окраски.
Ровнота окраски и ее устойчивость - главные факторы в выборе красителей и методов крашения для текстильных материалов. Для достижения приемлемых ровноты и устойчивости окраски надо учитывать такие переменные, как температура, давление, количества красителей и текстильно-вспомогательных веществ, а также свойства волокон .
Цель исследования: Изучить спектры использования красителей в текстильной промышленности.
Окрасить хлопчато б умажную ткань природными и синтетическими красителями.
Выявить более стойкие красители к органическим и неорганическим структурам.
Определить стойкость к моющим средствам.
Составить рекомендацию к школе.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.2Красители в текстильной промышленности и их значения.
Большая часть красителей (до 80%) применяется на предприятиях текстильной и легкой промышленности, около 10% в различных отраслях химической промышленности, 4% в целлюлозно-бумажной промышленности, 2% в полиграфии и 4% во всех других отраслях народного хозяйства. Из всех потребителей продукции анилинокрасочной промышленности наибольшее влияние на ее развитие оказывает текстильная промышленность. [Мельников , Морыганов ,1971 ]
Пигмент - это вещество, применяемое для придания окраски поверхности ткани. Пигменты не обладают внутренним сродством с текстильными материалами и удерживаются на них с помощью специальных химических препаратов. Пигменты могут быть как органическими, так и неорганическими веществами.
Красители можно классифицировать как по способу применения, так и по химической структуре. В текстильной промышленности обычно используются красители восьми основных классов. Первые пять классов красителей (прямые, сернистые, азоидные, реактивные и кубовые) используются в основном для крашения целлюлозных волокон, например хлопковых и вискозных. Последние три класса красителей (кислотные, основные и дисперсные) применяются для крашения других натуральных и синтетических волокон.
Прямые красители. Эти анионные водорастворимые красители называются так потому, что обладают высоким сродством к целлюлозным волокнам и могут применяться без вспомогательных химических средств. Однако на практике скорость крашения и интенсивность окраски могут быть увеличены добавками неорганических солей, например хлорида или сульфата натрия. Прямые красители широко используются для крашения хлопковых и вискозных тканей. Их наибольшее достоинство – простота применения, а недостаток в том, что в ряде случаев они неустойчивы к мокрым обработкам. Устойчивость прямых красителей к мокрым обработкам повышают введением закрепителей и с помощью различных технологических приемов.
Сернистые красители. Сернистые красители - это органические соединения, получаемые нагревом соединений из группы аминов или фенолов в присутствии серы. Сернистые красители существуют в форме пигментов, не обладающих сродством к целлюлозе. В процессе обработки сернистыми красителями используются химические реакции восстановления и окисления. Путем восстановления сернистые красители переводятся в водорастворимую форму, обладающую сродством к целлюлозе. После их поглощения волокнами сернистые красители надо окислить для обратного преобразования в пигментную форму. Наибольшее достоинство сернистых красителей – низкая стоимость. К недостаткам относятся невысокая яркость и, в некоторых применениях, низкая устойчивость к мокрым обработкам и воздействию света.
Азоидные красители. Эти красители синтезируются внутри волокон в ходе реакции двух компонентов, ни один из которых не является красителем. Поскольку один из компонентов – нафтол, азоидные красители иногда называют нафтоловыми. Вещество, образующееся при азоидном крашении, является пигментом. Однако азогены классифицируются как красители, потому что отдельные их компоненты действуют как таковые перед тем, как они прореагируют внутри волокна с образованием пигмента. Важное достоинство азоидных красителей состоит в том, что они обеспечивают дешевый способ получения оттенков некоторых цветов, особенно красного. Их недостаток – не всегда достаточная устойчивость к трению.
Реактивные красители. Реактивные красители, иногда называемые активными или волоконно-реактивными, разработаны в 1950-х годах. Реактивные красители образуют химическое соединение с волокном и становятся его частью. Поскольку связь между красителем и волокном прочна, реактивные красители очень устойчивы к мокрым обработкам, что является их основным достоинством. Реактивные красители, как правило, дороже прямых, сернистых и азоидных. Устойчивость реактивных красителей к воздействию хлора и других отбеливателей иногда бывает невысокой.
Кубовые красители. Эти красители похожи на сернистые в том отношении, что они являются пигментами, т.е. в процессе обработки сначала должны быть восстановлены, а потом окислены. На этом, однако, их сходство заканчивается. Кубовые красители обладают, как правило, очень высокой устойчивостью к мокрым обработкам и воздействию света; исключение составляет индиго. Большой недостаток кубовых красителей – высокая стоимость.
Кислотные красители. Кислотные красители называются так потому, что содержат в своей структуре кислотные группы. Кислотные группы красителя реагируют с основными группами белковых (шерсть и шелк) и полиамидных (найлон) волокон с образованием связей между красителем и волокном через органические солевые группы. Эти связи прочны и придают окраске высокую устойчивость к мокрым обработкам.
Основные красители. Эти красители иногда называют катионными, потому что молекула красителя содержит положительный заряд. Основные группы красителя реагируют с кислотными группами акриловых, полиэфирных и полиамидных волокон, поддающихся крашению катионными красителями, а также белковых волокон. При этом между красителем и волокнами образуются связи примерно таким же путем, как в реакциях между кислотными красителями и волокнами (см. выше). Недостаток основных красителей – низкая устойчивость окраски к свету, особенно для белковых волокон.
Дисперсные красители. Дисперсные красители используются в основном для крашения полиэфирных, полиамидных и ацетилцеллюлозных волокон, хотя они могут окрашивать и другие волокна. Дисперсные красители почти нерастворимы в воде и должны быть диспергированы в ней для образования красильной ванны. Эти красители были разработаны в 1920-х годах специально для крашения ацетилцеллюлозных волокон. Дисперсные красители – единственный вид красителей, пригодных для крашения ацетатных и немодифицированных полиэфирных волокон.
Так же красители классифицируют по химической структуре в молекулах красителей присутствуют разнообразные структурные группы. Однако свыше половины всех красителей можно классифицировать как азокрасители или антрахиноновые красители.
Азокрасители. Азогруппы, т.е. два атома азота, соединенные двойной связью, обусловливают цвет свыше половины всех промышленно производимых красителей. Азогруппа -N=N- является сильным хромогеном (источником цвета), и поэтому азокрасители обычно обладают высокой красящей способностью. Молекулы азокрасителей могут содержать от одной до четырех, а иногда и больше азогрупп. Моноазокрасители (одна азогруппа) наиболее важны, дисазокрасители (две азогруппы) – вторые по значению. Азогруппы соединены с ароматическими ядрами, например бензолом или нафталином, которые в качестве заместителей могут содержать хлор и бром, а также нитро-, амино- и другие группы. Общая структурная формула моноазокрасителя может быть записана в виде A-N=N-B, где A и (или) B - ароматические ядра. Все азокрасители – синтетические соединения, не имеющие натуральных аналогов. Число теоретически возможных молекул с азогруппами чрезвычайно велико.
Антрахиноновые красители. По своему практическому значению антрахиноновые красители уступают только азокрасителям. Хотя антрахиноновые красители имеют более яркий цвет, чем азокрасители, они дороже их и слабее по красящей способности[Мельников , Блиничева, 1978].
В своей представленной работе я использовала красители двух разновидностей- это таких как, природные красители и синтетические красители.
Природные красители, органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани. В основном соединения желтых, коричневых , черных и красных цветов разных оттенков, очень мало синих и фиолетовых, зеленые, как правило, отсутствуют.
До 2-ой половины XIX в. природные красители - единственные вещества для крашения текстильных и парфюмерных изделий, кожи, бумаги, пищевых продуктов и др. С развитием промышленности органического синтеза, особенно анилокрасочной промышленности, природные красители не выдержали конкуренции с красителями синтетическими и в основном утратили былое практическое значение. Их применяют также в пищевой и парфюмерной промышленностях, при исследованиях методами оптической и электронной микроскопии в цитологии и гистохимии, в аналитической химии. Многие природные красители обладают значительной физиологической и антибиотической активностью, вследствие чего их часто используют как лекарственные средства. Некоторые природные красители - регуляторы роста растений, а также сигнальные вещества, привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вредителей.
Один и тот же природный краситель может дать разные оттенки в зависимости от пряжи, которую им красят, особенностей местной воды, и применяемых в процессе окраски дополнительных реагентов, в том числе закрепляющих. В качестве закрепителей используются лимонная кислота, каустическая сода и другие вещества – они предохраняют краску от вымывания, стирания, и делают ее долговечной. Опытные красильщики пользуются тем же приемом, что и художники, смешивающие краски на своей палитре – красители также смешивают, получая широкую гамму цветов и оттенков.[ Манджини 1983]
Потребность в удобных в использовании красителях с широкой цветовой гаммой возникла у персидских ковроделов в середине 19 века. В этот период резко вырос экспорт восточных ковров в страны Запада и мастера в Персии (Иране) и других центрах ближнего Востока.
Природные красители широко распространены в природе и крайне многообразны. Часто в различных природных источниках встречаются одни и те же или близкие по строению природные красители, поэтому наиболее целесообразно классифицировать их по типам химических соединений:
Производные порола включают три важные группы красителей:
1. Красный пигмент эритроцитов крови гемоглобин - железосодержащий комплекс протопорфирина и белка глобина.
2. Пигменты зеленых частей растений, содержащиеся в хлоропластах наряду с каротиноидами (в соотношении 3:1), сине-зеленый хлорофилл а и желто-зеленый хлорофилл , играющие важную роль в процессах фотосинтеза.
3. Желчные пигменты.
Производные птеридина - широко распространенные пигменты, содержащиеся в крыльях бабочек и птиц.
Синтетические красители, органические соединения, используемые для крашения различных (преимущественно волокнистых) материалов и изделий. Представляют собой главным образом окрашенные соединения., некоторые бесцветные соединения, например, отбеливатели оптические, а также соединения, из которых красители образуются после нанесения на окрашиваемый материал. Цвет красителя обусловлен наличием в его молекуле хромофорной системы - достаточно развитой открытой или замкнутой системы сопряженных кратных связей и связанных с ней электронодонорных и (или) электроноакцепторных заместителей. Кроме того, в молекулах красителей могут содержаться заместители, придающие им различные свойства, например: способность растворяться в водных или неводных средах; образовывать внутрикомплексные соединения с металлами; химически связываться с окрашиваемым материалом.
Синтетические красители должны образовывать окраски, устойчивые к различным физико-химическим воздействиям в процессах последовательной переработки окрашенных материалов и при их эксплуатации, например, к обработке горячей водой и насыщение паром, к действию активного хлора, высоких температур ( в расплавах полимеров), света, морской воды, к погодным условиям, стирке, глажению, трению в сухом и мокром состояниях. Эти свойства оцениваются по пятибалльной шкале, только прочность к свету - по восьми балльной. Набор требований, предъявляемых к красителю, определяется назначением и способом производства окрашенного материала. Помимо устойчивости к различным воздействиям, синтетические красители характеризуют также по ровноте окрасок, чистоте их оттенка. [Гроссе, Вайсмантель. 1987 г.]
Различают так же непрерывное крашение.
Непрерывное крашение лучше всего подходит для тканых изделий. Большинство установок непрерывного крашения предназначено для окрашивания материалов, сотканных из смеси полиэфирных и хлопковых волокон. Найлоновые ковры иногда окрашиваются непрерывным способом, однако предназначенные для этого аппараты конструктивно отличаются от аппаратов для крашения безворсовых материалов. Оборудование для непрерывного крашения эффективно и экономично при крашении длинных полос тканей с целью получения определенного однородного цвета (гладкое крашение). Поскольку для загрузки установки непрерывного крашения требуется 450–720 м ткани, этот способ не подходит для коротких полос. Установка непрерывного крашения окрашивает до 9000 м ткани в час. Допуск на изменение цвета должен быть больше для непрерывного крашения, чем для периодического, ввиду большей скорости процесса и большего числа переменных, влияющих на нанесение красителя. Смешанная полиэфирно-хлопковая ткань может быть окрашена за один проход. Полиэфирные волокна окрашиваются в первых ступенях установки посредством процесса термофиксации (при высокой температуре); хлопковые и вискозные волокна окрашиваются в последующих ступенях с использованием пара для закрепления красителя. Незакрепленный краситель и вспомогательные химические препараты вымываются из ткани после окончания процесса. Обычно ткань сушится на горячих каландрах перед выводом из красильного аппарата. Один из видов, относящиеся к окрашиванию материала- это с помощью печатания (набивки) получают окрашенный рисунок на тканях или предметах одежды. Каждый цвет наносится отдельно. Методы печатания делятся на прямые, вытравные и резервные. При прямом печатании краситель наносится на определенные участки ткани. При вытравном печатании вытравляющее вещество разрушает краситель на определенных участках ткани, которая предварительно была сплошь окрашена. При резервном печатании краситель наносится на ткань, а резервирующий состав, нанесенный печатанием на определенные области ткани, препятствует фиксации красителя. Незакрепленный краситель удаляется промывкой, а на его месте остается белый рисунок. Если резервирующий агент наносится до красителя, то метод называется резервным предпечатанием, а если после – то резервным после печатанием.
Прежде всего они различаются способом закрепления их на ткани. Есть парозакрепляемые красители, которые закрепляются горячим влажным паром, а есть термозакрепляемые, которые закрепляются проглаживанием ткани с изнанки работы утюгом.
Все термозакрепляемые красители разработаны на основе акрила.
При работе термозакрепляемыми красителями нужно запомнить несколько важных моментов. Самый важный – высохшие на ткани термозакрепляемые красители уже не размываются водой. Многие из них как такового термозакрепления и не требуют, как только краситель впитался в волокна ткани и высох, вы его уже ничем не смоете. Может смыться лишь верхний слой, но это лишь то, что не впитали в себя волокна ткани.
Значение всех выше перечисленных красителей состоит в том что, с помощью их мы можем приобрести большое количества желаемых оттенков.
Так же для каждой структуры материала, можем сопоставить именно тот краситель, который будет устойчив к различным ПАВ.
Читайте также: