تاریخچه رنگ و رنگرزی

فهرست مطالب

فصل اول 5
1-1مقدمه اي بر تاريخچه رنگ 6
1-2كالريمتري و علم رنگ ] 1 [ 7
1-3 تاريخ و توليد صنعتي مواد رنگ زا 11
1-4 كالريندكس 15
1-5 مراجع 19
فصل دوم 20
2-1طبقه بندي مواد از لحاظ شيميايي و تهيه مواد رنگرزي و مواد رنگي 21
2-2مواد رنگزاي آزو ] 2 [ 21
شكل (2-1) 22
شكل (2-2) 23
شكل (2-3) 24
2-3دي آزوتاسيون يا دي آزوته كردن 25
رابطه (2-3) 26
رابطه (2-4) 27
2-4روشهاي عملي در دي آزوتاسيون را مي توان به صورت زير عنوان كرد ] 4 [ 28
رابطه (2-5) 28
رابطه (2-6) 29
2-5جفت يا كوپله شدن آزو 30
2-6كاربرد در رنگرزي 35
2-6-2مواد رنگزاي ديسپرس آزو 41
2-6-3مواد رنگزاي آزوئيك 42
3-مواد رنگزاي راپيدوژن (Rapidogen) 45
رابطه (2-11) 46
4-مواد رنگزاي راپيدازول (Rakpidazol dyes) 46
2-6-4مواد رنگزاي منوآزوي تشكيل دهنده-كمپلكس 47
شكل (2-7) 48
رابطه (2-11) 50
2-6-5 مواد رنگزاي مستقيم 54
شكل (2-20) 60
2-6-6 مواد رنگزاي واكنشي 61
گروه ري‌اكتيو: 62
رابطه (2-15) 64
ـ كاتاليزوري شدن بازي اختصاصي اضافه شدن گروه عاملي نوكلئوفيليكي ليف نساجي 68
مواد رنگزاي PROCINYL 69
پل اتصالي: تأثيرات آن بر عوامل زير: 72
گروههاي حل شونده درآب: 73
2-7- مراجع 74
فصل سوم 76
3-1 مواد واسطه 77
جدول 3-1 مسير تبديل ماده خام تارنگينه 78
3-2 نيتروداركردن 79
مثال: 79
رابطه (3-3) 80
رابطه (3-7) 81
(3-8) بنزن سولفونيك  اسيد 82
3-5- واكنش‌هاي فريدل ـ كرافت 84
رابطه (3-14) 85
رابطه (3-15) 85
رابطه (3-16) 86
3-6 اكسايش 87
3-7 احيا كردن 87
3-8- هيدروليز كردن 88
3-13 واكنش‌هاي متفرقه 91
3-13-1 سولفون زدايي 91
3-13-2 قراردادن Cl به جاي NH2 92
3-13-3 قراردادن OH به جاي NH2 93
استو استانيليد 94
اسيد برم‌آمين 95
شكل (3-2) 96
روش كار: 96
3-14-3 طرز ساختن كنگورد (Congo Red) 97
مراجع: 99
فصل چهارم 101
4-1 رنگرزي الياف نايلون و پشم با ماده رنگزاي نفتل بلوبلاك 102
4-1-1 مشخصات كلي رنگ در كالديندكس 102
4-2-1 تئوري رنگرزي 102
4-2-2 رنگرزي نايلون 105
4-2-3 بررسي خواص رنگرزي روي ليف نايلون 106
4-2-4 رنگرزي پشم 108
4-2-5- بررسي خواص رنگرزي پشم با رنگزاي آمينوبلاك B10 110
وضعيت در محلول 110
مراجع: 112

 1-1مقدمه اي بر تاريخچه رنگ
 از هنگامي بيادنياوردني، بشر رنگ آبي شفاف اوج آسمان، سرخي ها و     نارنجي هاي تابان و سوزان هنگام غروب، رنگ هاي ملايم و متغير رنگين كمان كه مظهر اميدهاي بهشتي است، نور ضعيف و غير ثابتي كه از پروبال طاووس ها         مي درخشند. جامه هاي پر از رنگ گلها، قهوه اي ها و قرمزهاي طلائي برگهاي خزان كه تبايني بسيار با رنگ هاي سبز بهار پيشين دارند. قرمز درخشان و تهديدآميز فوران خون، سوسوي زرد شعله پيه آب كرده كه سايه هاي پيكره هايي بي تاب را بر روي ديوارهاي اعماق خلوت غارها نقاشي مي كردند را مي بايست با شگفتي، شعف و حيرتي بسيار مشاهده كرده باشد ليكن تمام اين رنگها نت هاي مجردي از كل نت هاي به اهتزاز درآورنده سمفوني تحريك آميز رنگ در زندگي بشر مي باشند.
چندي نپاييد كه بشر كوشيد تا خود را با اين سمفوني مرموز و اسرارآميز كه رنگ نام دارد وفق دهد. استخوان هايي(استوانه اي شكل) كشف شده اند-شايد مربوط به 000/150تا000/200 سال قبل- كه بشر در درون آن ها از قرمز و زرد و خاك هاي اخرا (OCHER CLAYS) مواد نقاشي چرب (GRAEASE PAINTS) تهيه مي كرده و براي تزئين و آرايش بدن خود مورد استفاده قرار مي داده، بشر اوليه طبعاً براي خود دليل آورد كه مواد قرمز رنگ زندگي بخش مي باشند. بنابراين بشرهاي آخرين عصر يخ(000/100 سال پيش) در گذشتگان خود را زير خاك هاي قرمزفام اخرا به خاك مي سپردند، و يا به استخوانهاي آنها رنگ قرمز مي ماليدند و بدينوسيله سنتي را در اروپا آغاز مي كردند كه هزاران سال پا برجاي ماند و حتي به آفريقا و آسيا نيز گسترش يافت. مثلاً در سال1823، در ولزورليدي او پاويلاند (RED LADY OF PAYILAND) كه در واقع اسكلت يك جوان است كشف شده است. آثار مشابهي نيز در غارهايي در جنوب آفريقا و چين مشاهده گرديده است.
1-2كالريمتري و علم رنگ ] 1 [
كالريمتري (COLORIMETRY) تكنيك اندازه گيري رنگ است، ليكن فقط قسمتي از علم رنگ مي باشد. علم رنگ شامل تمام دانسته ها و اطلاعاتي است كه به توليد محرك هاي رنگ و درك بصري آنها مربوط مي گردد. علم رنگ شامل بخشهائي از فيزيك، شيمي، زيست شناسي و روانشناسي مي شود. در كالريمتري نيز از بخشهائي از علوم فوق الذكر خصوصاً فيزيك و روانشناسي استفاده مي شود.
كالريمتري بر اين ايده استوار است كه مي توان رابطه اي بين خصوصيات فيزيكي محرك رنگ و بصيرت ادراك حاصل از آن پيدا كرد. نيوتن كشف كرد كه انواع متعددي از انرژي مشعشع مرئي وجود دارد و نور سفيد فقط يكي از جنبه هاي مرئي اختلاط اين نوع هاست كه از خورشيد و يا منابع مشابه دريافت مي شود. اختلاف بين انواع انرژي مشعشع بر حسب طول موجهايشان (WAVE LENGTHS) تعيين مي گردد. براي تعريف طول موج به نحو احسن به تشريح روش اندازه گيري آنها نياز داريم. ليكن در اينجا كافي است كه ذكر شود انرژي مشعشع مرئي به طول موجهايي در محدوده اي بين 380تا760 ميليونيوم ميليمتر(يا به عبارتي ميلي ميكرون با علامت اختصاري  ) محدود مي گردد. ذيلاً محدوده طول موجها و انواع رنگهاي مربوطه آورده مي شوند.
بنفش   380   – 450 ميلي ميكرون
آبي 450 – 490
سبز 490 – 560
زرد 560 – 590
نارنجي 590 – 630
قرمز 630 – 760
نيوتن در بررسي هايش به اين نتيجه رسيد كه زماني اشياء به صورت رنگي ظهور پيدا مي كنند كه در انرژي هاي مشعشعي كه به چشم انسان منعكس مي شود يك يا حداكثر دو نوع انرژي مشعشع به طور عمده وجود داشته باشند او خاطرنشان ساخت كه اكثر اشياء زماني به صورت رنگي ظهور پيدا مي كند كه “مانع عبور” قسمتي از انواع انرژي مشعشع شده و مابقي را انعكاس دهند. امروزه كلمه جذب (ABSORPTION) به جاي كلمه “مانع عبور” به كار برده مي شود.
الزامي بودن انرژي مشعشع، تنوع و تعداد اين نوع انرژي ها و نقش مفعولي اشيا كه در ديد رنگ موثرند مهمترين مطالبي مي باشند كه طي آن علم فيزيك به علم رنگ كمك كرده است. روشهاي اندازه گيري و كنترل نوع و مقدار انرژي مشعشع به مشخصات جذب انعكاس و انتقال نور توسط اشيا به وسيله فيزيكدانها و شيميدانها پيشرفتهاي بسزايي كرده اند، ليكن اصول همان مطالبي مي باشند كه نيوتن به وضوح تشريح كرده است.
چون انرژي مشعشع مرئي براي درك رنگ لازم بوده و علاوه بر آن به علت اينكه فقط جنبه هايي كه مشاهده كننده از آن آگاه و مطلع است مي تواند ملاك باشد، بنابراين رنگ را به عنوان مشخصات معين نور تعريف مي كنند. بعضي از مشخصات نامربوط نور نظير جهت (DIRECTION) و لرزش (FLICKER) مستثني مي باشند. ليكن تمام مشخصات نور كه قادر به متمايز شمردن نوعي از نوعي ديگر مي باشند را به عنوان قسمتي از رنگ نور به شمار مي آورند.
تعريف رنگ برحسب نور كه خود علمي است رواني-واقعي، رنگ را نيز به عنوان يك فرآيند رواني-واقعي معرفي مي كند. روشهاي اندازه گيري رنگ از    قضاوت هاي مشاهده كننده هاي انساني به طور مستقيم و يا اطلاعات ارقامي استاندارد كه بر مبناي قضاوت هاي غير مستقيم انساني استوارند استفاده مي كند. بنابراين تعريف كامل و مورد استفاده رنگ با تعريف آن برحسب نور توافق كامل داشته و رنگ كالريمتري را فرآيندي رواني-واقعي جلوه مي دهد. اين تعريف ممكن است با تعاريف اشخاص ديگر تباين داشته باشد. شخصي ممكن است رنگ را به عنوان يك درك مد نظر بگيرد، در صورتيكه شخص ديگر ممكن است رنگ را به عنوان شيئي كه طول موج هاي مختلف را به نسبت هاي مختلف جذب مي سازد تعريف كند.
مشخصات نور كه نهاد رنگ را بر طبق تعريف داده شده تشكيل مي دهند را مي توان به عناوين متعدد و قابل استفاده اي تعيين كرد، ليكن شايد ساده ترين و قابل درك ترين مشخصات نور، روشنايي (LUMINANCE)، طول موج حاكم (DOMINANT WAVE LENGTH) و خالصي (PURITY) باشند. روشنايي مشخصه ايست كه بين نور انعكاس يافته از كاغذ سفيد اين صفحه، زماني كه توسط يك لامپ صد وات و موقعيكه توسط يك لامپ دويست وات روشن شده باشد فرق قايل مي شود. ايده طول موج اصلي را مي توان بدين صورت عنوان كرد كه اين طول موج طول موجي است كه نور مربوطه به صورت اصلي به نظر مي رسد. احتياجي نيست كه حتما طول موج اصلي، طول موجي باشد كه از لحاظ فيزيكي پر شدت ترين انرژي مشعشعي موجود در محرك باشد، هر چند كه معمولا نزديك به اين ماكزيمم فيزيكي است. به همين صورت ممكن است گفته شود كه خالصي درجه ايست از تسلط، برجستگي و عمدگي طول موج اصلي در نور مورد نظر. خالصي را نيز مانند طول موج اصلي    نمي توان مستقيما از راه اندازه گيري فيزيكي محركي بدست آورد. براي تعاريف    دقيق تري از روشنائي، طول موج اصلي و خالصي روش هاي اندازه گيري آنها بايستي تشريح گردد. به علاوه اين روشها براي تعاريف كامل ايده هاي جامع نور و رنگ نيز ضروري مي باشند. تعاريفي كه بر مبناي روش اندازه گيري استوارند تعاريف عملي ناميده مي شوند (OPERATIONAL DEFINITIONS). تعاريف عملي نور رنگ، روشنايي، طول موج اصلي و خالصي همگي اساس علم كالريمتري است.
ته رنگ يا فام (HUE) كيفيتي است از ادراك كه برحسب آن يك مشاهده كننده از اختلافات بين طول موج هاي انرژي مشعشع آگاه و مطلع مي گردد. اشباع (SATURATION) كيفيتي است از ادراك كه توسط آن يك مشاهده كننده از اختلافات بين خالصي براي هر طول موج اصلي آگاه و مطلع مي شود. با وجود اين لازم به تذكر است كه خالصي هاي برابر از طول موج هاي اصلي متفاوت الزاما ادراك اشباع برابر را موجب نمي گردد. درخشندگي (BRIGHTNESS) اصطلاحي است كه عموما براي كيفيتي از ادراك بكار برده مي شود كه توسط آن يك مشاهده كننده از اختلافات بين روشنايي آگاه و مطلع مي گردد.
1-3 تاريخ و توليد صنعتي مواد رنگ زا
بشر ماقبل تاريخ پوست و منسوجات و اشيا ديگر را با مواد طبيعي اي كه اكثرا منبع گياهي داشته و ليكن بعضي نيز منشا حيواني داشتند رنگرزي مي كرده است. كتيبه هاي مصر باستان تشريح كاملي از چگونگي عصاره گيري مواد رنگرزي از منابع طبيعيشان و به علاوه كاربردي آنها در عمليات رنگرزي در اختيار مي گذارد.
توسعه هاي بعدي كه در محدوده زماني بيش از چندين هزار سال صورت گرفت فرآيندهاي رنگرزي پيچيده و كالاهاي رنگرزي شده با كيفيت بالا را بدست داد در ميان آنها موادي كه در ذيل مي آيند ارزش ذكر ندارند. اينديگو (INDIGO) كه هم از ديد رنگرز كه مخصوص اروپا بوده و هم از (INDIGO FERA TINCTORIA) اينديگو فراتينكتوريا كه يك درخت محلي آسيايي مي باشد بدست مي آمد. ارغواني باستان (ANCIENT PURPLE) از يك غده حلزون ارغواني با فرآيندي كه توسط فنيقي ها كشف شده بود بدست مي آمد. اليزارين (ALIZARIN) كه اساس قرمز تركي (TURKEY RED) را تشكيل مي دهد از مواد خارج شده از چوب رناس (MADDER CARPEDOCHI) كه از افريقا وارد مي شد بدست مي آمد.
اسيد پيكريك (PICRIC ACID) كه توسط ولفه (WOULFE) كه در سال 1771 توسط واكنش اينديگو با اسيد نيتريك به دست آمد بعدها در بعضي اوقات براي رنگرزي ابريشم به كار برده شد، ليكن اهميت زيادي به دست نياورد، به همين دليل واقعا به طور اشتباه امتياز توليد اولين ماده آلي رنگرزي سنتز شده به جاي ولفه به ويليام هاش پريكن داده شده است. در1856 اين شيميست جوان و باهوش انگليسي كه در اطراف لندن بر روي اكسيداسيون مخلوطي از بازهاي آنيلين كار مي كرد موفق شد به جاي كوئينين (QUININE) كه اميد يافتنش را داشت يك ماده رنگرزي كاتيونيك بنفش كه آنرا مووين (MAUVEINE) ناميد- و در شروع درصد محلول آن بسيار كم بود بدست آورد. ياد كردن از پركين به عنوان بنيانگذار صنعت مواد رنگرزي سنتز شده از چندين جهت صحيح است زيرا از يك طرف او توانست با امكانات اوليه اي كه در دسترس داشت محصولي نسبتا خالص و از لحاظ تكنيكي پراهميت را تهيه كند و از طرف ديگر او سنتز خود را چنان توسعه داد كه توانايي توليد آن در مقياس صنعتي نيز ميسر گرديد.
ته رنگ بنفشي درخشاني كه اين ماده رنگرزي بر روي ابريشم توليد كرد فورا توجه خاصي را به خود مبذول داشت و باعث شد كه شيميست هاي ديگر انگيزه انجام آزمايشات مشابه را در خود بيابند. بدين ترتيب در1859 ورگوئين (VERGUIN) در لئون، فيوشين (FUSHINE) را كشف كرد، در صورتيكه كشف تركيبات دي آزو توسط گريس (GRIESS) در انگلستان اساس توسعه بزرگترين گروه مواد رنگرزي سنتز شده را كه در حال حاضر اصطلاحات آزو (AZO COMPOUNDS) ناميده مي شوند فراهم آورد. اولين ماده رنگرزي واقعي به نام قهوه اي بيزمارك (BISMARK BROWN) در سال 1863 توسط مارتيوس (MARTIUS) تهيه شد.
بعد از تحقيقات گسترده و تعيين كننده ككوله (AUGUST VON KEKULE) در مورد ظرفيت چهارگانه كربن در سال1858 و ساختار بنزن در سال1865 راه را براي توليد طرح ريزي شده مواد رنگرزي كاملا سنتز شده علاوه بر سنتز مواد رنگزاي طبيعي باز شد. اولين موفقيت قابل ذكر درك ساختار شيميايي(در سال1868) و سپس سنتز فوري اليزارين(25-دي هيدروكسي آنتراكينون) توسط گريب و ليبرمان است. (GRAEBE AND LIEBERMAN) درك ساختار شيميايي و سنتز اينديگو
(آدلف وان باير VON BAEYER ADOLF ) در1870، هيومان (K. HEUMANN) كار تحقيقاتي اي را كه چندين دهه به طول انجاميد دربرگرفت. توسعه و تكامل مواد رنگرزي اينديگو در شروع قرن بيستم در نتيجه كار انجي (G.ENGI) و فريد لندر (P.FRIEDLANDER) كه به ترتيب (CIBA BLUE 4B) و تيواينديگو (THIO INDIGO) را سنتز كردند به اوج خود رسيد. كمي قبل از تغيير قرن ويدل (VIDAL) راه را در زمينه مواد رنگرزي گوگردي باز كرد، در صورتيكه سال1901 نمايانگر كشف ايندانترون (INDANTHRONE) يعني اولين ماده رنگزاي خمي آنتراكينوني (ANTHRA QUINONNOID VAT DYE) توسط بن (R.BOHN) است.
مواد رنگزاي طبيعي اوليه حتي كمپلكس فلزي(قرمز تركي) را نيز شامل       مي شدند. در اين زمينه، قرن بيستم تكامل ارزنده هاي را به شكل مواد رنگرزي نئولن (NEOLAN DYES) در سال1915 فتالوسيانين (PHTHALOCY ANINE) در سال1936 و مواد رنگرزي كمپلكس فلزي 1:2 (مواد رنگرزي ايرگالان (IRGALAN DYES) در سال1949 عرضه كرده است. كلاول و دريفوس(R.CLAVEL AND H.DREYFUS) در دهه1920 شكل رنگرزي الياف هيدروفوبيك را توسط مواد رنگرزي ديسپرس حل كردند.
عصر پس از جنگ جهاني دوم توسط توليد و تكامل مواد رنگي (PIGMENTS) كه اهميت فراواني در زمينه رنگ كردن پلاستيك دارند مثلا كوئين آكريدون (QUINACRIDONE) در سال1958 مواد رنگزاي ري اكتيو يا واكنشي (REACTIVE DYES) براي پشم ] مثلا مواد رنگزاي درخشان رمالن (REMALAN) و سيبالن (CIBALAN) در سالهاي1952-1951 [ و مخصوصا مواد رنگرزي واكنشي براي الياف سلولزي(مثلا مواد رنگرزي پروسيون (PROCION DAYES) علامت گذاري شده است توسعه ها و تكامل هاي جديد در اين زمينه توسط فيتزنر (H.PHITZNER) ] 2 [ ونكاتارامان (K.VENKATARAMAN) ] 3 [ مرور گرديده اند.
براي مثال مواد رنگرزي واكنشي به وضوح نشان مي دهند كه تحقيقات در زمينه مواد رنگرزي از سنتز مولكولهاي رنگي به صورت كاملا تجربي دور شده و به سوي بررسي مكانيزم تركيب كارها با مواد رنگرزي با كروموژنهاي (CHROMOGENS)  داشته مانند آزو (AZO) آنتراكينون (CYCLICAZA, CANTHRACOUINONE) COMPOUNDS تركيبات حلقوي آزا ميل پيدا كرده است.
1-4 كالريندكس
با اينكه مواد رنگزا حداقل با چندين طريق ممكن كه براي هر طريق ملاكي براي تشخيص بين مواد رنگرزي و مواد رنگي وجود دارد قابل طبقه بندي مي باشند، ليكن در بحث فعلي از مجموعه اي كه در كارهاي استاندارد براي مواد رنگرزي و مواد رنگي استفاده مي شود تبعيت مي گردد و اين مجموعه فهرست رنگ يا كالريندكس (COLOUR INDEX) نام دارد (SDC AND AATCC 1956,1963) اين فهرست رنگ پنج جلدي كه مشتمل بر 4275 صفحه است، مي بايست تحت عنوان فهرست مواد رنگزا (COLOURANT INDEX) نامگذاري مي گرديد. ] 4 [
در فهرست رنگ (COLOUR INDEX) مواد رنگزا برحسب روش مصرفشان طبقه بندي شده اند و توسط يك شماره كاربردي مشخص مي شوند مثلا (C.I.VAT   REDB) و يا (C.I.DISPERSE BLUE1) از آن جايي كه استفاده كنندگان كالريندكس معمولا به خواص كاربردي مواد رنگزا علاقه مند مي باشند، لذا اين نوع طبقه بندي بسيار مفيد است و شباهت زيادي به طبقه بندي به كار رفته در اولين چاپ كالريندكس (1924-1928) و تاليف قديمي آلماني از اين نوع (SCHULTZ 1931) دارد.
بررسي كالريندكس نشان مي دهد كه در يك رده يا طبقه بندي مشخص كه براساس خواص كاربردي كلاس بندي شده اند تركيبات شيميايي يكسان غالبا حكمفرما مي باشد.
بخاطر اينكه هيچ نوع وابستگي سده اي بين نوع ماده شيميايي و روش كاربردي آن وجود ندارد. بنابراين كالريندكس ممكن است عينا يك ماده شيميايي را در چندين طبقه از لحاظ خواص استعمالي فهرست كند مشروط بر اينكه ماده شيميايي به طور گسترده اي در هر يك از اين طبقات استفاده شود. يك مثال در اين مورد       (C.I VAT BLUE 14)  مي باشد كه به نحو گسترده اي به عنوان يك ماده رنگي نيز استفاده مي شود و بنابراين تحت عنوان C.I.PIGMENT BLUE 22 نيز فهرست شده است. به علاوه كالريندكس براي ساختمان شيميايي هر ماده رنگزا در مواردي كه اين ساختمان شناخته شده است(ماهيت شيميايي بسياري از مواد رنگزا جزو محرمات تجارتي است) نيز يك شماره اختصاص داده شده است. اين شماره بدون درنظر گرفتن طبقه استعمالي ماده رنگزا به كار برده شده است بنابراين مصرف كالريندكس در مورد مواد رنگزاي ذكرشده در بالا عبارتست از:C.I.VAT BLUE14,COLOUR INDEX 69810
C.I.PIGMENT BLUE 22. COLOUR INDEX 69810
يك مورد ديگر كه در آن تركيبات شيميايي يكسان مي تواند تحت عنوان ماده رنگرزي يا ماده رنگي نامگذاري گردد به قرار زير مي باشد. در مثال هاي نشان داده شده زير جز كوپلان آزوئيك
(AZOIC COUPLING COMPONENT 1)
مي تواند با جز دي آزوي (AZOIC DIAZZO COMPONENT 37)