Красители: виды и применение¶

Красители — это химические соединения или смеси, обладающие способностью придавать окраску различным материалам (текстилю, коже, бумаге, пластмассам, пищевым продуктам) путём физической адсорбции, растворения или образования химической связи с окрашиваемым субстратом. В отличие от пигментов, красители, как правило, растворимы в воде или органических растворителях и проникают в структуру материала, а не образуют на его поверхности отдельный слой.

Красители известны человечеству с древнейших времён: природные вещества растительного и животного происхождения (индиго, марена, кошениль, пурпур) использовались для окраски тканей задолго до появления письменности. Промышленный синтез красителей начался в середине XIX века и положил начало всей органической химии как отрасли.

¶История

До второй половины XIX века окраска тканей основывалась исключительно на природных красителях. Индиго добывали из растений рода Indigofera, красный цвет давала марена (крапп), жёлтый — куркума и шафран, пурпурный — средиземноморские моллюски-иглянки. В России природные красители получали из коры дуба, бересты, луковой шелухи, черники и марены, произраставшей в южных губерниях.

Перелом произошёл в 1856 году, когда английский химик Уильям Перкин случайно синтезировал мовеин — первый синтетический краситель. В 1858 году был получен фуксин, в 1868 году — ализарин (искусственный аналог марены), а в 1878 году — синтетический индиго. В России собственное производство анилиновых красителей возникло в конце XIX века; крупные заводы действовали в Москве, Дербенте и Риге. К началу XX века синтетические красители практически вытеснили природные из текстильной промышленности.

¶Классификация

Красители классифицируют по нескольким признакам.

¶По происхождению

• Природные — растительные (индиго, ализарин, куркумин), животные (кармин, пурпур), минеральные (охра, ультрамарин).
• Синтетические — получаемые химическим синтезом; составляют подавляющую часть современного ассортимента.

¶По химическому строению

• Азокрасители (самая многочисленная группа, около 60 % мирового объёма);
• антрахиноновые;
• индигоидные;
• трифенилметановые;
• фталоцианиновые;
• сернистые и другие.

¶По способу применения к волокну

¶Пищевые красители

Пищевые красители — группа добавок, придающих или восстанавливающих цвет продукта. В международной практике они обозначаются индексами E100–E199. Различают натуральные (куркумин E100, рибофлавин E101, кармины E120, хлорофилл E140, карамельный колер E150) и синтетические (тартразин E102, жёлтый «солнечный закат» E110, азорубин E122, понсо 4R E124, синий блестящий E133).

В России применение пищевых красителей регулируется техническими регламентами Таможенного союза и требованиями Роспотребнадзора. Ряд синтетических красителей (E102, E104, E110, E122, E124, E129) подлежит обязательной маркировке предупреждением о возможном влиянии на активность и внимание детей.

¶Красители для текстиля и других материалов

Текстильная промышленность остаётся крупнейшим потребителем красителей. Помимо неё, красители применяются в производстве кожи и меха, бумаги, древесины, пластмасс, лаков и красок, чернил, фотоматериалов, а также в аналитической химии (индикаторы) и биологии (окрашивание тканей и микроорганизмов).

Отдельную группу составляют пигменты — нерастворимые окрашивающие вещества, применяемые в лакокрасочной промышленности и полиграфии; их часто рассматривают вместе с красителями, но по механизму действия они различаются.

¶Технология крашения

Процесс крашения включает подготовку материала (отварка, отбеливание), собственно нанесение красителя из водного раствора или дисперсии, закрепление (фиксацию) и промывку. Ключевыми параметрами являются температура, кислотность среды (pH), концентрация электролитов и время обработки. Для активных красителей решающее значение имеет образование ковалентной связи с гидроксильными группами целлюлозы, что обеспечивает высокую устойчивость окраски к стирке.

Устойчивость окраски оценивают по стандартным шкалам — к свету, стирке, трению, поту и глажению. Эти показатели нормируются государственными стандартами и международными системами (ISO).

¶Экологические аспекты

Сточные воды красильных производств содержат значительные количества органических соединений, солей и тяжёлых металлов и относятся к наиболее опасным промышленным стокам. Современные требования предполагают очистку стоков, повторное использование воды и переход на красители с низким содержанием вредных примесей. В России экологические нормативы для предприятий текстильной и химической промышленности устанавливаются природоохранным законодательством.

¶Значение

Красители обеспечивают цветовое разнообразие предметов быта, одежды, упаковки и продуктов питания, а также используются в научных исследованиях и медицине. Развитие химии красителей исторически стимулировало становление органического синтеза, фармацевтики и полимерной химии: многие лекарственные препараты и материалы были созданы в ходе исследований в этой области.

Источники: Большая российская энциклопедия; технические регламенты Таможенного союза; материалы по органической химии и технологии текстильных материалов.