天然染料与合成染料.doc

天然染料与合成染料.doc 天然染料与合成染料 摘要:现在是讲究环保的时代，和谐社会，合成染料因为在生产过程中产生大量的有毒无知污染环境，而且合成染料的原料石油也日渐减少，所以合成染料不符合现在的需求了。天然染料重新回到人们的视线。 天然 发展 关键词:合成 一染料的历史 染料具有悠久的历史，古代采用天然物质作染料。古人从植物动物矿物中提取出染料来进行布料的印染和作画。但是因为天然染料的来源少而且技术有限，所以天然染料的色彩单一，应用也不广泛，价格昂贵，只能是贵族们使用。 公元前3000年中国已有染织物的技术。约公元前25世纪印度用茜草和蓝草染色。与此同时，埃及和美索不达米亚人已掌握媒染技术，用植物染料染成黄、红、绿等色。在远古时期，就有价值昂贵的著名泰尔紫，可能由克里特人首先制出，后来腓尼基人掌握了其制作技术，从海螺中提取的泰尔紫，牢度较好。从公元前20世纪开始中国曾利用多种矿物和植物，染出黄、红、蓝、绿、紫、黑色。黄色使用石黄、荩草、地黄、黄栌;红色使用赭石、朱砂、茜草;蓝色使用石青、靛草;绿色作用空青、荩草;紫色使用紫草;黑色使用皂斗等。1972年，中国湖南长沙马王堆古墓中出土的西汉纺织品，色彩仍很清晰，利用近代分析技术，确证朱红色为硫化汞，银灰色为硫化铅，粉白色为绢云母，蓝色为靛蓝。由此可见当时的染料应用技术水平(见彩图唐代用多种彩色颜料绘制的墓室壁画、西汉印花敷彩纱(长沙马王堆一号墓出土))。533,544年，中国贾思勰所著的《齐民要术》卷五中，详细记载了多种植物染料的提炼方法如“?红花法”、“造靛法”等，所制成的染料可较长期使用。中国染料和染成的织物通过丝绸之路运往欧洲。 自炼焦工业发展后，从副产品煤焦油中分离出苯、萘、蒽等芳烃化合物，为合成染料提供了原料，染料生产逐渐发展成为一个独立的产业。 1856年，英国化学家帕金(W.H.Perkin，1838,1907)在制取奎宁的试验中意外地发现一种紫色染料——苯胺紫。1857年苯胺紫投入生产，这标志着合成染料工业的开端。 二.合成染料的发展 19世纪西欧有机化学的研究工作得到发展，以及从煤焦油分离和制取有机芳香族化合物，开创了合成染料时期。 初期 1856年，英国化学家W.H.珀金用重铬酸钾氧化苯胺硫酸盐，得到一种黑色沉淀物，发现它能把丝染成紫红色。次年设厂生产，取名为苯胺紫或冒肤，供染色使用。从此，化学合成的染料碱性品红、碱性品绿、碱性品紫等碱性染料相继出现，这些都是由苯胺及其衍生物为原料进行生产的，所以，合成染料被称为苯胺染料。 德国化学家J.P.格里斯在1858年发现了苯胺的重氮化反应;1861年Ch.曼恩发现芳香胺重氮盐能与芳香胺或芳香酚偶合，从此得到第一个偶氮染料苯胺黄;1868年，德国化学家C.格雷贝和C.李卜曼将蒽醌溴化和碱熔制得茜红，稍后将茜素磺化制得染毛的染料，1870年德国巴登苯胺纯碱公司投入生产，从此开发了蒽醌染料，并进一步制取蓝色和绿色染毛用的酸性蒽醌染料品种。德国化学家A.拜耳进行了长期关于合成靛蓝的研究工作，在1870年，他将从天然靛蓝氧化得到 的靛红与三氯化磷反应并还原得到靛蓝，1878年用苯乙酸合成了靛红，从而完成了全合成靛蓝。1897年巴登苯胺纯碱公司根据K.霍伊曼以苯胺为原料的生产方法正式投产，三年后，年产量达到900t，取代了天然靛蓝。 法国化学家克鲁西昂和布雷通尼埃在1873年将有机物(褐煤、锯末、纸、皮革等)与硫化钠及硫磺焙烧成棕色硫化染料。1893年，R.维达尔用对氨基苯酚与硫化钠反应生成硫化黑染料，1896年用2，4-二硝基氯苯制成硫化黑T，由于成本低，制造方便，立即投入大量生产。 1884年合成了直接大红4B(又称 随着联苯胺的出现，德国化学家P.博蒂格尔 刚果红)，由于可以直接用来染棉纤维，因此称为直接染料。1901年，德国化学家R.博恩将2-氨基蒽醌进行碱熔制得还原蓝RSN。1880年，英国人托马斯和R.霍利德将乙萘酚钠盐溶液浸在棉布上，然后用乙萘胺重氮盐显色，在棉纤维上得红色。由于染色过程中需用冰维持低温，因此就称为冰染染料。1911年，德国化学家A.温特尔和A.Z.齐切尔进一步发现2-萘酚-3-甲酰芳胺具有更好的坚牢度。1912年，德国格里斯海姆电子公司生产色酚AS，并使之形成一个系列，称为色酚(AS)系产品，不但完善了冰染染料类，还为有机颜料生产开辟了途径。 发展时期 20世纪初，化学合成染料迅速发展，生产品种增多，产量剧增，取代了全部天然染料。染料生产集中在德、英、瑞士、法、意、美、日本等国，其中以德国巴登苯胺纯碱、赫司特和拜耳股份公司、英国卜内门化学工业公司、美国杜邦公司、以及瑞士汽巴,嘉基和山道士等公司最为著名。染料生产量不断递增，1920年全世界产量为127kt。 年代以后，染料生产规模扩大，染料工业处于制造技术和市场倾销的剧烈 20 竞争之中。制造技术的改革，如将萘气相氧化制取邻苯二甲酸酐，降低了染料生产成本。为适应市场要求，染料的加工商品化技术和应用技术也得到重视，出现了许多使用方便的染料类型，如色酚新品种与重氮盐制成快色素等，便于冰染印花。1924年用金属盐预处理的络合染料直接用于毛丝染色。还原染料制成可溶性溶蒽素和溶靛素等直接应用于染色等(见还原染料)。在新染料开发方面，1922年出现了用于醋酸纤维染色的不溶性分散染料，1934年出现酞菁蓝、酞菁绿颜料，这些性能优越的染料，丰富了染料工业的内容。1936年世界染料产量达250kt。 三.合成染料的应用 合成染料除用于纺织品印染外，还广泛应用于造纸、塑料、皮革、橡胶、涂料、油墨、化妆品、感光材料等领域。 合成染料与天然染料相比具有色泽鲜艳、耐洗、耐晒、能大量生产的优点，故目前仍以使用此种染料为主。 四.合成染料的危害 生产过程中的危害:目前, 已了解的染料多属低毒和微毒, 少数为中等毒性和高毒。由于其原料、中间体和成品几乎都是芳香族硝基和氨基化合物及其衍生物, 所以, 染料的生产过程中具有芳香族硝基和氨基化合物的危害性。其主要职业危害如下。 (1)火灾和爆炸。火灾和爆炸是染料工业的主要危害。原料苯、萘、甲苯、蒽等和中间体均是易燃易爆物质。尤其是硝化过程中的副反应物容易焦化, 热分解, 自燃点降低, 在摩擦、撞击和高温无水时, 极易引起燃烧和爆炸。 (2)中毒。在活性基三聚氯氰的生成反应中产生的氯化氰和氰化氢可引起氰化物中毒;生产硫化染料时, 有硫化氢气体逸出, 硫化氢既是刺激性气体, 窒 息性气体, 也是一种强烈的神经毒物。长期吸入苯类蒸气, 对血液和神经系统都有损害等等。 (3)致癌危害。1895 年, 德国医生Rehn 报道, 在品红制造工厂内发现有人患膀胱癌。现在已认识到, 联苯胺和乙萘胺是对人类的强致癌物。1967 年, 英国致癌物管理条例禁止制造和使用联苯胺、乙萘胺、42氨基联苯、双氯联苯胺、邻联甲苯胺和联大回香胺。随后,美国、原苏联、德国等也指出一些染料的致癌性。 4)过敏性反应。煤焦油、粗蒽、苯胺、硝基苯、对硝基氯化苯、二硝基( 氯化苯、硫酸二甲酯等, 对人体都有不同程度的致敏性, 可使皮肤红肿, 产生水泡和过敏性皮炎。 (5)化学灼伤。硫酸、硝酸、盐酸、烧碱和纯碱是染料工业大量使用的原料, 在生产操作过程中, 经常发生灼伤事故。 (6)其它。染料的后处理过程中有粉尘危害, 有的操作岗位含尘量有时可达500mg /m 3【1】 合成染料的生产是从石油衍生物中分离出的初级化学物质为原料, 在高温高压条件下进行多种反应, 在其生产过程中会产生许多致癌物质。这些有毒的或对环境有害的物质不得不倾泻到河流、池澹或空气中, 对环境造成严重污染。 五.天然染料的应用 而且天然染料又称生态染料。天然染料与生态环境的相容性好,可生物降解,无毒害,生产这些染料的原料可以再生。天然染料包括所有从植物、动物、矿物和微生物等原料中提取的色素。植物染料是从植物的根、叶、果实中取得的。动物染料较少,虫(紫)胶、胭脂虫红和虫胭脂是主要昆虫产生的染料;矿物染料是各种无机金属盐和金属氧化物。大部分天然有机染料或颜料,其化学结构分别属甲炔、甲酮、亚胺、苯醌、蒽酮、萘醌、黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、靛类以及叶绿素等。天然染料以红色和黄色品种最多,蓝色、绿色和黑色最少。【2】 绿色染料应具备如下性质: 安全(它们完全没有致癌性) , 由较为安全的中间体合成, 在废液中容易降解, 它们的降解产物对纤维也是安全的。天然染料可以较好地解决问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 , 可以进一步把生物技术方法用于制造天然染料和它们的类似物。天然染料与合成染料优缺点对比【3】 六.天然染料的发展及前景 19世纪中叶后，合成染料异军突起，自问世以来，由于其彩色鲜亮、色谱齐全、耐洗耐晒、尤其是价格便宜等特点，逐步取代了天然染料，成为纺织品最主要的着色剂。但是合成染料染色工艺长、设备多、能耗高并且产生大量废水污染环境。由于纺织印染行业造成大量的污水排放，严重破坏了生态的平衡发展，部分合成染料还含有致癌物质，而且随着地球石油资源的消耗，合成染料的原料问题也已暴露出来。因此，合成染料愈来愈不能满足人们对健康、生态、环保的绿色纺织品的要求。唤起人类开始重新评估和开发应用天然染料。 因此，研究应用天然染料染色，既符合科学的发展观，也是绿色生态纺织的需求。 天然染料染色的环保织物以其自然的色相、柔和的色调，对皮肤无过敏、致癌性，及其自然具有的功能保健优势，赢得了世人的青睐 重视对天然染料的了解是非常有必要的，无论是开发天然等同体染料或功能型染料，或是纺织品生态染色加工都是如此，它的发展对整个人类社会环境而言也有着积极的作用。 其中天然染料以植物染料为主，植物染料的来源更为广阔。我国染料植物虽然品种很多,然而主要使用的不过十多种。这些植物能大量采集,且色素含量多,价格合适,耐储藏。许多染料植物同时也是中草药,染色后的织物经人们穿着后,植物色素逐渐被人体所吸附,对人有保健作用。这些染料植物主要有茜草,苏木,蓝草,紫草,红花,栀子,槐花,荩草,鼠李,皂斗。【4】 植物染料的应用前景 植物染料良好的环境相容性和药物保健功能,引起了许多国家染料研究和应用机构的关注。世界各国尤其是亚洲国家,设立了专门的植物染料研究机构,开展传统植物染料方面的基础研究,进行新品种的开发利用工作。日本成立了专门的“草木染”研究所,应用现代科学技术对植物染料进行开发。印度研究人员在天然染料研究方面也做了大量工作,先后开发了用白杨树皮和风仙花做的染料。中国对天然染料的开发也正在积极的探索之中。但是目前我国对植物染料的研究,存在低水平的重复,层次较低等问题。植物染料的开发,没有受到应有的重视。对它的发展潜力与前景尚缺乏足够的认识。随着人们环保意识的增强,生活质量的改善以及部分化学染料的禁用,人们对天然染料的应用会越来越关注。随着科学技术的进步,人们将会不断研究新的植物染料染色技术,植物染料作为合成染料的一种互补,必将更好地满足人们的需求。 七.天然染料的技术缺陷 染料的供应问题 1. 常用的染料绝大多数是植物染料，即使是同一种植物，由于产地不同，气候条件不同及采集时间不同都会影响色素的组成和色泽，而这必然会导致染料的染色重复性差。况且从种植、收集、提取到应用都需要很长的时间，收率又低。有资料统计平均收集率约为2 %，即98 % 的收集物为废料，因而带来天然染料纯度低、提取困难、性能不稳定、成本高、难支持现代化纺织工业生产使用等诸多问题。另外，许多天然染料都是中草药资源，具有很高的药用价值和经济价值，如果将它们大量用于染料的提取，也是不经济的。 2.染色中染料的色牢度问题 染色纺织品的生态 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 和染料的染色牢度有紧密关系。尽管在天然染料染色中，使用媒染和某些后处理可提高染色牢度，但因为天然染料发色基团的固有的不稳定性，导致天然染料耐洗和耐光牢度不理想。另外，传统的媒染剂大多含有重金属离子，其中许多被列入生态纺织品所禁用的名单。有时染色中使用的媒染剂还会影响染料的褪色情况。例如:用洋葱染黄色时，使用明矾和锡媒染剂比使用铬、铁、铜媒染剂褪色更严重。 3.天然色素的稳定性问题 天然色素较人工合成色素的稳定性差，主要是天然色素受外界因素影响大。pH 值使天然色素的结构或组成发生变化，从而使其颜色产生变化;光线(特别是紫外光线)会诱使带有生物活性的有机生物令天然色素分解或氧化而脱色;天然色素在低温或干燥状态时，性质一般较稳定，但 加热或高温可加快变色反应，尤其在加热至沸点时易氧化褪色。【5】 天然染料不会污染环境,因为它来源于自然界, 是生物可降解的, 合理开发, 充分利用天然染料对于保持生态平衡是非常重要的。 【1】王自齐 冯裕庭染料类化学物质的危害性研究《化工劳动保护(工业卫 生与职业病分册) 》1998 年第19 卷第1 期 【2】郭晓玲 郝凤鸣 孙晓华 绿色棉纺织品的开发途径 《棉纺织技术》 【3】王雪华 绿色环保的回应 江苏省丝绸学校 《四川丝绸》2002 年第3 期 【4】张 实,陈美林 植物染料的应用与发展 《山东纺织科技》 2006 年第1 期 【5】谭燕玲 贾丽霞 天然染料的现状及发展趋势 新疆大学艺术 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 学院《染整及纺织化学品》