Природные красители как экологически чистый материал

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Новосибирска «Гимназия №13 имени Э.А.Быкова»»

Проект по химии

Тема:

«Природные красители»

Выполнили: Антропова Софья

Яковлева Анна,

ученицы 8а класса

Руководитель: Петрова Татьяна Сергеевна,

учитель химии высшей

квалификационной категории

Новосибирск 2017

Содержание:

1. Введение ………………………………………………………….…..стр.2

2. Общие сведения о красителях…………………………………….....стр.3

2.1. Историческая справка о получении и использовании красителей.стр.3

2.2. Химический состав красителей…………………………………….стр.4

3. Крашение ткани натуральными красителями…………………….....стр.6

3.1. Разнообразие способов крашения тканей………………………….стр.6

3.2. Получение натуральных красителей и окрашивание ими тканей..стр.6

3.3. Крашение тканей………………………………………………...…..стр.7

3.4. Протравливание…………………………………………………….стр.8

4. Заключение……………………………………………………………стр.9

5. Список использованной литературы………………………………...стр.10

6. Приложение……………………………………………………………стр.11

1. Введение

Долгое время люди применяли  около  тридцати естественных красителей – это   синие, красные, черные,   желтые,   коричневые   и зеленые  тона.  Сегодня вместо природных красителей стали использовать искусственные. Но если посмотреть на них с экологической точки зрения, то преимущество возьмут на себя природные красители. Мы решили исследовать свойства природных красителей, сравнить их с искусственными и изучить особенности окрашивания тканей природными красителями.

Несмотря на то, что искусственные красители используют чаще, но тем не менее натуральные красители можно получить даже дома использовать их для крашения тканей, пряжи, получения других экологически чистых материалов.

Целью нашего проекта является изучение возможности использования природных красителей как экологически чистого материала при крашении тканей.

Для достижения цели были поставлены следующие практические задачи:

• подбор и анализ литературы по данной теме;

• получение практических навыков при работе с лабораторной

посудой, химическими реактивами;

• получение натуральных красителей и исследование их свойств;

• окрасить полученными красителями различные виды тканей;

• определить области применения окрашенных тканей;

• обобщение и выводы на основе результатов наблюдения.

2. Общие сведения о красителях

2.1. Историческая справка о получении и использовании красителей

Народный способ окраски растениями известен издавна. Например, был найден женский костюм из деревни Рабивере Хагериского прихода, который относится к концу XVII века.

Природных красителей, дающих прочную красную и синюю окрас­ку— цвета, считавшиеся во все времена особенно ценными, немного. Первыми по красоте и долговечности были два красных красителя жи­вотного происхождения: пурпур, добывавшийся из средиземноморских моллюсков до ХIV в., кармин, который получали из насекомых разных видов: из червеца и кермеса (в Европе, Азии и Африке) и из кошенили (в Южной Америке).

Наиболее популярным растительным красителем, красного цвета был крап, который выделяли из корней марены красильной.

Известный краситель синего цвета — индиго получали из растения индигоферы, произрастающего в странах с теплым, климатом: в Индии и Юго-Восточной Азии.

Широко использовались также ярко-желтые красители, которые извлекали из тропического растения куркумы и корней — барбариса. Эти яркие и прочные краски шли на изготовление драгоценных тканей. Более дешевыми красными красителями были софлор, красный сандал, орсейль (краситель средиземноморского лишайника) и орлеан, из которого получали оранжевую краску для шелка.

Кроме того, существовало множество желтоватых и коричневых красителей разных оттенков, которые получали в каждой стране из местно­го сырья — корней и коры растений самых разнообразных видов. Эти красители были самыми доступными, и поэтому коричневые, бурые и неяркие желтые тона считались цветами бедности.

Естественные природные красители использовались в текстильной промышленности вплоть до 60 ‒ 70-х гг. XIX в. Только после изобретения анилиновых красителей стали применять другие способы крашения. Однако в ковроделии, при выработке художественных изделий ручным способом древние методы сохра­няются и в настоящее время.

В реставрации памятников текстильного искусства прошлого знание старинной технологии крашения особенно необходимо. Натуральные красители для текстильных волокон извлекают из высушенного при­родного сырья: травы, коры, корней, древесины, плодов и высушенных насекомых, вываривая их в воде. Исключение составляет только си­ний краситель индиго, который в воде не растворяется [1, с.98].

2.2. Химический состав красителей

Растения имеют специальные красящие вещества – пигменты, которых известно около 2 тысяч. В растительных клетках чаще всего встречаются зеленые пигменты хлорофиллы, желто-оранжевые каротиноиды, красные и синие антоцианы, желтые флавоны и флавонолы.

Многие растительные пигменты используются в качестве красителей: корнеплоды моркови дают желтый краситель, свекла столовая – красный пищевой краситель, окрашенные лепестки растений тоже дают определенный краситель [2, с.8].

Существует особая группа пигментов – антоцианы (от греч. «антос» - цветок, «цианос» - голубой), впервые выделенные из цветков василька синего [3, с.131].

Антоцианы содержат лепестки роз, васильки, анютины глазки и ряд других растений, а также многие плоды: яблоки, вишни, виноград, черника, голубика и другие. Поэтому вытяжки из антоцианов можно использовать для получения натуральных красителей. В отличие от пластидных пиментов (хлорофиллов, каротиноидов) антоцианы сосредоточены в вакуолях клеток. В фотосинтезе не участвуют [4, с.22].

Антоцианы – растительные гликозиды, содержащие в качествеве агликона (антоцианидина) гидроксипроизводные 2-фенилхромена (рис.1.1).

Рис. 1.1.

Молекула антоцианов

Антоцианы ― окрашенные кристаллы. Углеводная часть молекулы (обычно остаток глюкозы, рамнозы, галактозы, ди- или трисахарида) связана с агликоном в положении 3, реже - 3 и 5. У многих антоцианов некоторые группы ОН метилированы или ацетилированы. Антоцианы - окрашенные кристаллы. Легко растворяются в воде и других полярных растворителях, трудно - в спирте, бензоле. Цвет и строение антоцианов зависит от рН среды (рис.1.2).

Рис. 1.2.

Превращения антоцианов

3. Крашение ткани натуральными красителями

3.1. Разнообразие способов крашения тканей

Окрашивание ткани состоит из трех этапов: экстракция, т.е. извлечение красителя, закрепления (протравки) и промывания. Каждый материал окрашивают по-своему.

Способы крашения зависят от рода волокон материала, который требуется окрасить. К главнейшим волокнистым материалам относятся шерсть, хлопок, шелк, лен и т.д. Волокнистые материалы как животного, так и растительного происхождения окрашиваются в виде готовой ткани или в пряже. Процесс крашения состоит в поглощении краски волокнами.

В зависимости от материала протравливание можно производить перед окрашиванием, во время окрашивания и после него.

3.2. Получение натуральных красителей и окрашивание ими тканей

Природные красители можно получить из корней или стеблей, коры или листьев, цветов или плодов растений. Получение красителя зависит также от времени сбора растений. При окраске свежими растениями получаются более яркие и интенсивные оттенки, чем при окраске высушенными.

3.3. Крашение тканей

Перед крашением ткань обязательно нужно смочить водой, иначе окрас­ка выйдет неровной. Для окрашивания льна брали в 15-25 раз больше воды, чем вес ткани. Красили не менее часа. Ткань должна быть погружена полностью. При крашении постоянно «переводили» ткань (помешивали). В красящем растворе не должно быть комочков и ткань не должна образовывать складок.

После окрашивания ткань полоскали в теплой воде, в которую добавлено немного столового уксуса.

Крашение  –  сложный   физико-химический   процесс,    в результате  которого   между молекулами   ткани   и   молекулами   красителя образуются  достаточно  прочные    связи. Мы  применяли   способ протравного крашения. Поскольку  растворы протрав  должны  обладать  кислой  реакцией   среды,  то каждый  приготовленный   раствор проверялся универсальным бумажным индикатором.  В работе мы применяли одновременное с окраской протравливание. Мы брали одинаковые количества протравителя и красителя, опускали туда смоченную в теплой воде ткань. Применяя различные протравы,  мы добились того,  что при использовании одного и того же красителя  ткань окрашивалась в разные цвета.  По результатам исследования нами составлена таблица   (табл.1),   в которую  внесены  названия растений-красителей, применявшиеся    протравы и    результат    окрашивания.    

3.4. Протравливание

Крашение тканей растительными красителями требует предвари­тельной или последующей обработки волокна солями металлов — про­травливания. Она необходима для закрепления красителя.

В качестве протрав мы использовали дихромат калия и сульфат меди (II) - медный купорос. Раствор протравы делали из расчета 10 г на 1 литр воды (1%-ный). После обработки горячим раствором протрав в тече­ние 15 минут ткань хорошо выполаскивали и сушили.

Соли металлов изменяют цвет истинного красителя: соединения меди придают коричневый или оливковый оттенок, хромовая протрава —зеленоватый. Одним и тем же красильным растением можно окрасить текстильные волокна в разные цвета, пользуясь раз­личными протравами. В красильную емкость можно погружать образцы ткани, протравленные только одним каким-либо способом. Перед опусканием в протравную емкость ткань обязательно смачивали водой.

4. Заключение

Данные, полученные в ходе исследований, позволяют сделать следующие

выводы:

• из растительных пигментов можно получить природные красители;

• природные красители можно использовать для крашения тканей в домашних условиях;

• Для протравливания ткани после окрашивания красными оттенками лучше использовать CuSO₄ · 5H₂O, для бежевых и оранжевых оттенков - K₂Cr₂O₇  . 

На основании проделанной работы мы пришли к выводу, что природные красители, в отличие от искусственных, являются экологически чистыми, так как для их получения можно использовать лепестки цветов, плоды растений, кору деревьев и другой материал. Природные красители можно получить в домашних условиях, они просты в обращении и ими легко окрашивать ткань. Эти красители не загрязняют окружающую среду, а синтетические содержат соединения аммония, олова, свинца, фтора, хлора, хлориды, щелочи, барий, хром, медь, калий. Цвет окрашиваемого материала зависит и от применяемой протравки: медный купорос – зеленоватое и желтое, дихромат калия – желтое и оранжевое.

Но главный недостаток природных красителей в том, что они дают неяркие цвета при крашении ткани, а если не использовать при крашении закрепители, то окраска ткани со временем становится блеклой. Ткани, окрашенные синтетическими красителями, напротив, могут иметь различные яркие окраски в зависимости от красителя.

5. Список использованной литературы

1. Ольшанская О.М., Артемоа А.В. Текстильная химия, 2000, №1, с. 98-106.

2. Батурицкая Н.В., Фенчук Т.Д. Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся. – Мн.: Нар. асвета, 1991. – 208 с.

3. Полевой В.В. Физиология растений: Учеб. для биол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1989. – 464 с.

4. Чуб В. Для чего нужны антоцианы // Цветоводство. – 2008. №6 – С. 22

5. Http: www. bibliotekar. ru/slovar

6. Я.М. Грушко. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах: Справочник. – Л.: Химия, 1979. – 160 с.

7. Энциклопедический словарь юного химика – М.: Педагогика, 1982. – 141 с.

Приложение 1

Таблица №1

Красители растительного происхождения

14