растительные красители



Управление образования администрации Первомайского района

Государственное учреждение образования «Средняя школа №196 г.Минска»

Растительные красители

Выполнили:

Гудун Диана

ГУО СШ №196 9 «Б» класс

Дом.адрес г.Минск, ул.50 лет Победы, 12-83

д.т. 268-70-50

Катасонова Анастасия

ГУО СШ №196 9 «Б» класс

Дом.адрес г.Минск, ул.Никифорова, 39-118

д.т. 211-77-43

Научный руководитель

Бардюгова Елена Владимировна

ГУО СШ №196, учитель биологии

Минск 2012г.

Содержание

Введение 3

ГЛАВА 1. Теоретическое исследование 5

Из истории применения красителей 5

Классификация природных красителей 7

Красители из растений 9

ГЛАВА 2. Практическое исследование 13

Выбор природного материала для получения красителей 13

Методика извлечения красящего пигмента

из растительного сырья 13

Окраска хлопчатобумажной ткани 14

Окраска хлопчатобумажной ткани в нейтральной среде 14

Окраска хлопчатобумажной ткани в кислой и

щелочной средах 14

Проверка устойчивости цвета ткани 15

Проверка устойчивости цвета ткани в кислой среде 15

Проверка устойчивости цвета ткани к температуре 15

Проверка устойчивости цвета ткани

к температуре, свету, моющим средствам 15

Результаты исследования 15

Заключение 18

Список использованной литературы 19

Приложение

Введение

Растительные краски были одними из первых красок, которые начал употреблять человек, чтобы украсить себя, свое оружие, жилище и одежду. Сначала это были соки лепестков цветов, листьев и плодов, привлекавших внимание человека своей яркой окраской, затем человек научился добывать краску и из корней, коры.

У природных красителей не существует соперников по создаваемому ими богатству оттенков и полутонов. Растительные пигменты дают такие глубокие и мягкие цвета, которые даже при большой интенсивности не смотрятся кричаще. Ткани, окрашенные такими красителями, при стирке не линяют, не выгорают на солнце, безопасны для здоровья.

Окрашивание тканей или пряжи натуральными органическими пигментами уходит своими корнями в глубокую древность. Вековой практикой крашения из всего многообразия были отобраны те красительные представители флоры, которые обеспечивали высокое качество, красоту и долговечность.

Природные красители известны очень давно, с глубокой древности. Широкое распространение они получили в период развития мануфактурного производства и имели огромное значение вплоть до второй половины XIX века. В то время природные красители являлись единственным средством для крашения. С развитием промышленности органического синтеза, особенно анилинокрасочной промышленности, природные красители не выдержали конкуренции с синтетическим красителями, так как они менее дорогие и более устойчивы к природным воздействиям, и в основном, утратили свое практическое значение. Однако до сих пор часть натуральных красителей применяется в пищевой, легкой и косметической промышленности, для реставрационных работ, в аналитической химии и в других целях.

Процессы крашения достаточно полно изучены и постоянно усовершенствуются, в связи с огромной потребностью текстильной и легкой промышленности в прочных, дешевых, экологически безопасных способах крашения и красителях.

Цель работы: изучить свойства природных красителей и растения, из которых их можно получить.

Задачи данной работы были следующие:

получение растительных красителей из натурального сырья: коры дуба, цветков календулы, шелухи репчатого лука, ягод черники

крашение тканей в коричневый, в желтый, оранжевый и сиреневый цвета

проверка свойств натуральных красителей.

Объект исследования: растительные красители.

Предмет исследования: свойства растительных красителей.

Гипотеза: Возможно ли в настоящее время создание одежды из тканей, окрашенных природными красителями.

Глава 1 Теоретическое исследование

Из истории применения красителей

Исторические сведения об окрашивании различных предметов быта, одежды, домашней утвари и даже самих людей относятся к глубокой древности. Известно, что искусство крашения развилось сначала в странах Азии и оттуда было перенесено в Карфаген. Из красилен Карфагена окрашенные ткани вывозили в Рим и Афины. Сохранившиеся окрашенные предметы свидетельствуют, что для крашения использовала вещества минерального и органического происхождения: цветные глины, оксиды металлов, вещества, содержащиеся в различных частях растений и в организмах некоторых животных.

Для окрашивания волокнистых изделий преимущественно применяли материалы растительного происхождения: древесную кору, листья, плоды, цветы, корни. Растения со значительным содержанием красящих веществ произрастают, как правило, в жарком климате; отчасти именно этим объясняется, почему искусство крашения развилось именно в странах Азии, Африки и Америки, а затем распространилось по странам с умеренным климатом. Страны Европы получали красильные растения жарках стран, однако и в Европе были свои традиционно применяющиеся для крашения растения, такие как вайда, резеда и др.

Красильщики древности в своем ремесле сделали интереснейшие открытия, которые позволили им, имея в своем распоряжении всего несколько десятков природных красителей, получать до 800 цветов и оттенков. Она открыли секрет образования цветных «лаков» — способ получения разнообразной цветовой гаммы на ткани с помощью солей различных металлов (морданов, или протрав) из всего одного красителя. Способность к образованию «лаков» объясняется свойством большинства природных органических красителей (называемых протравными) в присутствии солей переходных металлов давать прочные нерастворимые в воде комплексы краситель-катион металла-волокно. Для увеличение способности к комплексообразованию ткани обрабатывали, помимо солей металлов, солями винной кислоты или дубильными веществами. Этими приемами с большим мастерством пользовались, например, в странах Восточного Средиземноморья (Палестине и Египте) еще в начале нашей эры. Современные исследователи находят в тканях из этих стран почти всегда не одну протраву, а смеси солей железа, алюминия, цинка, меди, хрома. Интересно, что в этих изделиях синего, красного, коричневого цвета присутствует олово — протрава, заново открытая в Европе только в ХYII веке. Для закрепления окраска на хлопковых тканях одновременно с солями металлов использовали танинсодержащие вещества. Стойкая пунцовая окраска на хлопке при использовании марены достигалась применением масляной протравы, придающей хлопку способность соединяться с солями металлов и красителями, в частности с ализарином. Марева содержит в основном два красителя — пурпурин и ализарин. Красильщикам древности был известен способ выделения пурпурина и использования только его для получения более карминного оттенка окрашенной ткани, чем при крашении самой мареной. Древние мастера умели имитировать пурпур с помощью индиго, марены, танина и железа.

К величайшим открытиям древности относится кубовое крашение индиго. С помощью синего индиго и различных желтых красителей мастерам удавалось получать многочисленные оттенки зеленого цвета, так как в природе практически не существует стойких зеленых красителей для тканей.

Крашение в древности часто состояло из многочисленных стадий, и для получения нужного цвета ткани могли красить в течение нескольких недель. Крашение почиталось искусством.

В конце XIX-начале XX века искусство крашения природными красителями практически было утрачено. Первые синтетические красители, яркие и сравнительно простые в способах применения, вытеснили природные красители из практики не только промышленного, но и кустарного окрашивания тканей и пряжи. На протяжении всего нескольких десятков лет большинство древних рецептов было забыто и утеряно.

Классификация природных красителей

Природные красители – органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани. Они широко распространены и крайне многообразны. Часто в природе встречаются одни и те же или близкие по строению красители, поэтому целесообразно классифицировать их по типам химических соединений.

Алифатические и алициклические красители.

Включают каратиноиды, обусловливающие желтую, оранжевую и красную окраски цветов и плодов. С удлинением цепи сопряженных двойных связей окраска углубляется. Среди природных красителей этого ряда — углеводороды, например, ликопин (красный), альфа-, бетта-, гамма- каротины (фиолетовый); спирты, например, криптоксантин и ксантофил (желтый), зеаксантин (желтовато-красный); кетоны, например, родоксантин (синевато-черный) и астицин (фиолетовый); кето-спирты, например, кантаксантин и астаксантин (красный); альдегиды, альдегидоспирты и др..

Встречаются каротиноиды в растительном и животном мире. Многие из них, например, каротин, обладают высокой физиологической активностью, ретиналь (альдегид, образующийся из витамина А) входит в состав зрительного белка родопсина. К полиенам относится ряд антибиотиков (канацидин, пентамицин, трихомицин и др.), продуцируемых актиномицетами.

Ароматические красители.

В основном это гидрокси- и алкокси- замещенные непредельные кетоны: 1) производные коричной и феруловой кислот — 4,4- дигидроксидициннамоилметан (желтый), 4- гидроксициннамоилферулоилметан (оранжевый) и диферулоилметан, или куркумин (оранжево-красный), встречающиеся в корнях куркумы и др. ; 2) производные халкона С6Н5СН=СНСОС6Н5 и хинонов, например, лавсон и юглон, выделенные соответственно из листьев хны и из кожуры незрелых грецких орехов, — желтые красители для шерсти и щелка; хризаробин — желтый краситель бразильских видов древесины, эмодинантрон — желтый краситель древесины жостера даурского; гиперицин и псевдогиперицин — темно-фиолетовый и темно-красный красители цветов зверобоя продырявленного, обладающие способностью убивать микроорганизмы и простейшие даже при слабом УФ облучении.

Многие природные красители обладают физиологической активностью, витамины группы К — противовоспалительным действием. К частично гидрированным ароматичным природным красителям относятся антибиотики группы тетрациклина и хромомицина, окрашенные в желтый цвет. Некоторые из красителей этого ряда все еще применяют для крашения; например, в реставрационных работах используют ализарин — основное красящее вещество краппа, или марены красильной, содержащее также пурпурин — красный краситель, который применяют в гистохимии для выявления Са в замороженных средах, а также как реактив в аналитической химии: картамин — желтый краситель пыльцы цветов сафлора красильного; кармин, выделяемый из кошенили (самок насекомых кактусовая ложнощитовка); и применяемый в пищевой и парфюмерной промышленностях. Действующее начало кармина — карминовая кислота; ее применяют в цитологии.

Гетероциклические красители.

Наиболее широко представлены желтые природные красители — гидрокси-, метокси — и метилендигидроксипроизводные 4-хромона и хромена. К ним относятся флавоноиды — производные флавона, флавонола, флаванона и флаванонола, изофлавона, а также антоцианидины, окрашивающие цветы, ягоды, плоды и овощи в красный, фиолетовый, синий и черный цвета.

К этой группе природных красителей относятся также телефоровая кислота — черно-фиолетовый краситель множества видов грибов, бразилин и гематоксилин, выделенные из древесины различных видов красного дерева и кампешевого дерева. Эти бесцветные вещества при крашении хлопка по аллюминиевой протраве дают синевато-красные и фиолетовые окраски. Гематоксилин (на его основе созданы красящие растворы специфического действия) применяют также для цитологической диагностики рака.

Азотсодержащие гетероциклы.

Наиболее древние природные красители — индиго и пурпур античный (6,6-диброминдиго).

Красители из растений

Из литературных источников мы выяснили, какие растения можно использовать для получения красителей определенного цвета.

Желтые краски

Восковник, невысокий кустарник с большими листьями, распространен на севере России, имеет несколько разновидностей, известных под именем восковой ягоды, воскового вереска и т.д.; на плодах имеется восковой слой. Восковник имеет много красящего вещества, дающего ярко-желтый цвет.

Толокнянка — медвежий виноград, по виду напоминает бруснику, ягоды мучнистые, растет на песчаных местах и в сосновых лесах, собирать нужно после появления ягод. Дает желтый цвет.

Крушина — волчьи ягоды, красящее вещество находится в коре; произрастает на всей территории России, имеет много местных названий: корушатник, медвежина, крушина колючая, слабительная, окостер, проскурина и др. Кора некоторых видов крушины в свежем виде дает желтую окраску, а в сухом — коричневую.

Береза — красящее вещество содержится в листьях и молодой коре; листья и кора собираются в начале лета; из листьев получается ярко-желтая краска, из коры — желтоватая.

Василек угластый — листья красят шелк и шерсть.

Василистник — листья красят шерсть,

Золототысячник — трава красит шерсть.

Одноягодник — красит полотно.

Полынь — трава красит в соломенный и палевый цвет, с квасцами — в лимонный цвет.

Подмаренник — цветы с прибавлением квасцов красят в темно-желтый цвет.

Барбарис — кустарник. Красящее вещество получается из коры, корней и древесины.

Желтинник — на Украине называют скомпия, красящее вещество в листьях и молодых ветвях, собирают в августе, сушат, толкут и мелют.

Синие краски

Плаун ликоподий — травянистое растение; красящее вещество в стебле растения.

Вайда (синило, синиль, фарбовник) — растет в умеренной полосе России, красящее вещество содержится в листьях.

Гречиха — дикорастущая на берегах Каспийского моря. Красящее вещество в листьях, густого синего цвета (индиго).

Гераний лесной — красящее вещество в цветах.

Ежевика — ягоды красят в темно-синий цвет.

Черника — ягоды красят шерсть, смоченную, квасцами (1:10), в фиолетовый цвет.

Лакмусник — растет в Крыму. Трава красит шерсть в фиолетовый цвет, известный у французов под названием «Турнесоль».

Шалфей луговой — трава красит в темно-синий цвет.

Зеленые краски

Бузина — используют не спелые ягоды, как для красной краски, а листья бузины, которые дают хороший зеленый цвет.

Хвощ болотный, железник, беличий хвост, — растет повсюду; красящее вещество в стебле, дает зеленый цвет.

Щавель — растет почти повсюду; красящее вещество в листьях.

Можжевельник — растет почти повсюду; красящее вещество в ягодах.

Рута и цветок синего касатика — сок из них, смешанный вместе, дает прочный зеленый цвет.

Бирючина — ягоды окрашивают шерсть в, темно-зеленый цвет.

Черемуха — внутренняя кора окрашивает в зеленый цвет.

Тополь — внутренняя кора красит пряжу в зеленый цвет, пряжа должна быть предварительно смочена железным купоросом (1:10).

Коричневые краски

Лишайники, торчовка, дубовая лапка — растут почти повсюду, на земле и камнях. Лишайник, растущий на камнях, дает особенно прочную коричневую окраску.

Ольха черная — распространена в умеренной полосе России, красящее вещество в листьях, молодых ветвях и коре.

Сухая кора крушины — дает коричневую окраску,

Кора сливяного дерева — дает коричневую окраску.

Трава серпуха — красит льняные и шелковые ткани.

Щавель конский — корень его, выкопанный осенью, дает коричневый цвет.

Красные краски

Крушина, волчьи ягоды — та же, что для получения желтого цвета; для красного цвета собирается не кора, а молодые ветки и листья до цветения.

Марена красильная или крап — растет на юге, в Крыму, Закавказье; красящее вещество в корне растения, который выкапывается до цветения.

Бузина — кустарник, растет почти повсюду; красящее вещество в спелых ягодах.

Ветла — кора, сваренная в щелоке, красит шелк и шерсть.

Душица — трава красит шерсть.

Мак дикий — сок из цветов красит шелк, шерсть, полотно, смоченные предварительно в растворе из 2 ч. квасцов, б ч. уксуса и 6 ч, воды.

Терн — кора, варенная со щелоком, красит шерсть.

Бирючина — сок из ягод, смешанный с нашатырем или глауберовой солью.

Стружки красного дерева фернамбук варить с прибавлением 2 — 3% квасцов (или поташа). Дает не только красный, но и желтый, оранжевый, пурпурный, фиолетовый цвета.

Серые краски

Барвинок — трава красит шерсть в темно-серый цвет.

Ель — кора красит шерсть.

Кувшинка — корень красит хлопок и лен.

Ракитник — кора дает темно-серый цвет.

Толокнянка — листья красят шерсть в светло-серый цвет.

Копытень — красит шерсть в темно-серый цвет.

Глава 2. Практическое исследование

Выбор природного материала для получения красителей

Основным источником красок для изготовления нашими предками «крашенной одежды», которая считалась более нарядной и дорогой, чем одежда из некрашеной ткани, были натуральные красители. Анализ остатков тканей, найденных на территории северо-восточной Европы для периода IX-XI веков, подтверждает использование красителей растительного происхождения: индиго, корня марены, коры дуба и крушины [5]. Так как климат Европы в период с девятого века по наши дни не претерпел значительных изменений, в качестве местных, наиболее дешевых красителей, могли применяться и другие растения, которые и теперь растут рядом с нами в поле или лесу.

Сравнивая литературные данные о растениях, которые содержат красители [1,4,5,6], и растениях, произрастающих в нашей области [1,2], мы выбрали растения, которыми могли пользоваться для окраски одежды славяне, жившие в тех же местах, где живем сейчас мы. Также учитывалось и разнообразие получаемых окрасок. Результаты представлены в виде таблицы (таблица 1).

Методика извлечения красящего пигмента из растительного сырья

Дикорастущие растения, использованные для приготовления красителей, были собраны нами в поле и лесу, расположенных на окраине нашего города. Культурное растение лук репчатый выращен на дачном участке.

Сам процесс крашения относительно прост и технология его воспроизведена в основном на основе этнографических материалов [4,5].

Большинство красителей, содержащихся в травянистых растениях (цветах, листьях и корнях) водорастворимы. Их легко извлечь простым вывариванием растительного сырья. Вода, используемая для этого, должна быть обессоленной, чтобы краситель не выпал в осадок. За неимением дистиллированной использовалась горячая кипяченая вода.

Предварительно измельченное растительное сырье вываривалось в течение 1 часа в эмалированной посуде; вода должна полностью покрывать растительный материал. Выкипающую воду нужно периодически доливать. Производить вываривание желательно в проветриваемом помещении в связи с сильным запахом красильного раствора.

Далее растительный отвар процеживался. Полученный экстракт можно хранить в прохладном месте несколько часов, но лучше сразу использовать для окрашивания образца ткани.

Окраска хлопчатобумажной ткани

Окраска хлопчатобумажной ткани в нейтральной среде

Окрашиваемый материал – белая хлопчатобумажная ткань предварительно была выстирана в теплой воде со стиральным порошком для удаления возможных загрязнений следами жира.

Окраска производилась в эмалированной посуде (в которой ранее осуществлялось вываривание). Красильный экстракт доводили до кипения и в него опускали окрашиваемый материал. Далее его кипятили на медленном огне в течение 15- 20 минут. Окрашиваемую ткань желательно периодически переворачивать для достижения равномерной окраски. Вынув окрашенную ткань из раствора растительного красителя, ее оставляли для просушки на сутки на свету.

Это способствовало достижению большей устойчивости окраски. Затем материал полоскали в чистой теплой воде.

Окраска хлопчатобумажной ткани в кислой и щелочной средах

Окраска природных красителей зависит от кислотности среды. Поэтому было дополнительно проведено окрашивание в кислой и щелочной средах. Кислотность раствора повышалась добавлением в красильный экстракт 9% уксусной кислоты СН3СООН: 2 столовые ложки на 0,4 л экстракта. Щелочность раствора повышалась добавлением 1 столовой ложки (около 15 г) питьевой соды NaHCO3 на 0,4 л экстракта. Нашими предками в качестве аналогов могли использоваться листья щавеля и древесная зола.

Проверка устойчивости цвета ткани

Проверка устойчивости цвета ткани в кислой среде

На каждый образец была нанесена капля 9% уксусной кислоты.

Проверка устойчивости цвета ткани к температуре

Высушенные после полоскания в чистой воде окрашенные образцы ткани были проглажены горячим утюгом.

Проверка устойчивости цвета ткани к температуре, свету, моющим средствам

Для проверки устойчивости к свету и моющим средствам окрашенные образцы ежедневно в течение недели стирались мылом в теплой (около 50°С) воде. Все время они находились под действием яркого солнечного света.

Результаты исследования

В результате были получены образцы окрашенной ткани. В центре неокрашенная ткань. Слева направо красители из растений: подмаренник, лук, гранат, хвощ, крапива, толокнянка, льнянка, зверобой, черника. Кроме первого и последнего образцов, в общем, полученный цвет можно назвать коричневатым.

Образцы тканей, заметно изменивших цвет в зависимости от кислотности среды, представлены на слайде №5 презентации (гранат, зверобой, черника). Остальные образцы цвет не изменили (подмаренник) или изменили незначительно (лук, крапива, хвощ, льнянка).

Образцы розового, желтого, зеленоватого и желто – коричневого цветов: подмаренник, гранат, хвощ, крапива, толокнянка, льнянка первоначальный цвет не изменили.

Обесцвечивание произошло у образца, окрашенного луком в нейтральной среде.

Цвет всех образцов, окрашенных черникой, изменился на яркий красно- фиолетовый. Такой же цвет приобрел образец, окрашенный зверобоем в щелочной среде; в то время как образцы тканей, окрашенные им в нейтральной и кислой средах изменения цвета не дали (рис. 3).

Данный факт можно объяснить тем, что красящими веществами черники являются антоцианы. Разнообразие их окраски обусловлено тем, что в зависимости от кислотности среды происходит структурное изменение молекулы.

В кислой среде антоцианы находятся в виде пирилиевых солей (красный цвет), в нейтральной – в хиноидной форме (фиолетовые), а в щелочной – в виде солей этой формы – калиевых, кальциевых, натриевых или магниевых- (синий или сине – зеленый цвет). Это подтверждается и полученным цветом при окраске в разных средах: черника в кислой среде дала фиолетовую окраску образца, а в щелочной среде – сине-серую. Вероятно, сходным образом изменяется и цвет гиперицина, красителя зверобоя, давая в кислой среде ярко-фиолетовую окраску.

Для «лукового» образца можно предположить, что кверцитин в нейтральной среде недостаточно прочно «садится» на ткань, так как у образца, окрашенного в щелочной среде, обесцвечивания не происходит.

Таким образом, большинство окрашенных образцов, особенно желтоватых и коричневатых цветов устойчивы к действию кислоты.

Вывод: к действию кислоты устойчивы образцы, окрашенные в кислой среде, хотя их цвет получается не очень ярким.

Изменения цвета не наблюдалось. Вывод: красители устойчивы к высокой температуре.

Линька при стирке (изменение цвета мыльной пены) происходила только у образца, окрашенного луком, что подтверждает предположение о недостаточно прочном сцеплении красителя с волокнами ткани. Изменение цвета при первой стирке произошло у образцов, окрашенных зверобоем и черникой на соответственно ярко-зеленый и сине-серый, что объясняется щелочным характером среды. При дальнейших стирках цвет несколько ослаб. Остальные образцы также дали некоторое ослабление цвета, не меняя основного тона расцветки.

Вывод: природные красители устойчивы к моющим средствам и солнечному свету. Более устойчивы к стирке образцы, окрашенные в щелочной среде.

Заключение

В результате проведенной работы были получены образцы тканей желтого; коричневого; фиолетового и оранжевого цвета.

Красители для окраски могут быть легко получены из доступного природного растительного сырья. Возможно применение корней, коры, цветов, плодов, листьев и стеблей разных растений.

Изменение среды красильного раствора при окраске приводит к изменению получаемого цвета.

В результате проведенной работы были получены образцы тканей желтого; коричневого; фиолетового и оранжевого цвета.

Полученные образцы желтоватых, желто-зеленых и коричневых цветов устойчивы к действию кислот и моющих средств. К действию кислот устойчивы образцы, окрашенные в кислой среде. К действию моющих средств устойчивы образцы, окрашенные в щелочной среде.

Исходя из полученных результатов мы можем сделать выводы, что ткани, окрашенные природными красителями, не линяют и устойчивы к действию света.

В настоящее время возможно создание одежды из тканей, окрашенных природными красителями.

Список используемой литературы

Лекарственные растения. Энциклопедия. – Мн.: Книжный дом, 2005

Луговые травянистые растения. Биология и охрана: Справочник/ Губанов И.А. и др.-М.: Агропромиздат, 1990

Мельников Б.Н., И.Б.Блинчева «Теоретические основы технологии крашения волокнистых материалов». М.:Химия,1978

Раимкулова Ю.Д., Семенецкий М.И. Растительные красители. Технология окраски тканей в период с IX-XI в.в. на территории Самбийского полуострова; http://www.simvolika.org/article_002.htm

Семенова М. Мы – славяне! Популярная энциклопедия. – СПб.: Издательский дом «Азбука — классика», 2007

Сергеев Василий. Плетение из соломки – от деда Василия; http://lib.rus.ec

Соловьёв Ю.И. «Всеобщая история химии».М.:Наука,1980

Химия и жизнь (Cолтеровская химия, часть II)/ под ред. Тарасовой Н.П. – М.: РХТУ им. Д.И.Менделеева, 1997

Ресурсы сети Интернет:

http://www.xumuk.ru: Химическая энциклопедия

http://www.xumuk.ru: Большая советская энциклопедия

http://ru.wikipedia.org

Приложение

Таблица 1

Русское название растения

Латинское название растения

Используемая часть

Ожидаемый цвет окрашивания

Дуб черешчатый

Quércus róbur

кора



Страницы: 1 | 2 | Весь текст




sitemap sitemap