Окраска хлопчатобумажной ткани природными красителями
Проект занял первое место на районном конкурсе «Юный химик» (Ногинский район МО, 2010 г.) и стал победителем конкурса «Учебный проект» 2010/2011 Фестиваля творческих работ учащихся «Портфолио», проводимого ИД «Первое сентября» .
Красители, полученные из растительного сырья, с давних времен использовались для окраски тканей. В работе была исследована возможность получения красителей из растений, встречающихся в Московской области. Полученными красителями была окрашена хлопчатобумажная ткань по технологии, доступной нашим предкам. Была исследована устойчивость окраски ткани при воздействии моющих средств, кислой среды и солнечного света.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| okraska_hlopchatobumazhnoy_tkani.doc | 209 КБ |
| okraska_hlopchatobumazhnoy_tkani.ppt | 318.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №33
Ногинского района Московской области
Окраска хлопчатобумажной ткани
Автор Пташник Иван 10 класс
Обоснование темы проекта и её актуальность стр. 3
1.1 Классификация природных красителей стр. 4
1.2 Окраска растительных волокон стр. 5
1.3 Выбор природного материала для получения красителей стр. 6
2.1 Методика извлечения красителя из растительного сырья стр. 7
2.2 Окраска хлопчатобумажной ткани в нейтральной среде стр. 7
2.3 Окраска хлопчатобумажной ткани в кислой и щелочной
2.4 Проверка устойчивости цвета ткани в кислой среде стр. 9
2.5 Проверка устойчивости цвета ткани к температуре,
свету, моющим средствам стр.10
Обоснование выбора темы проекта и ее актуальность
Синтетические красители были созданы около 150 лет назад. До этого ткани окрашивали в разные цвета природными красителями, получаемыми в основном из растений. Я решил выяснить, в какие цвета могли окрашивать свою одежду наши предки, жившие в средней полосе России, используя доступные растения. В настоящее время использование природных красителей может найти применение в окраске тканей для одежды людей, страдающих аллергией на синтетические красители или для этнографических реконструкций.
Цель работы: получить образцы ткани, окрашенные натуральными красителями, воспроизводящие цвета одежды наших предков, и исследовать устойчивость окраски.
- Изучение литературы по темам:
- Окраска тканей древними славянами;
- Растения, содержащие природные красители;
- Химия природных красителей;
- Научные основы технологии окраски тканей из растительных волокон.
- Анализ литературных данных о растениях; выбор доступных растений (встречающихся в Московской области).
- Сбор растений в окрестностях города.
- Получение красителей из растительного сырья.
- Окраска хлопчатобумажной ткани красителями:
- В нейтральной среде;
- В нейтральной среде с предварительной протравкой;
- В кислой среде;
- В щелочной среде;
- Проверка устойчивости окраски ткани:
- В кислой среде
- При действии солнечного света и моющих средств.
- Формулирование выводов.
- Оформление отчета о работе.
- Создание компьютерной презентации на основе полученных в работе материалов.
- Защита проекта.
- 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 — каротиноиды, содержащие различные функциональные группы. Это: углеводороды — С 40 Н 56 ликопин, изомер каротина (красный); спирты- ксантофил (желтый); кетоны – астицин (фиолетовый); альдегиды; эфиры. С удлинением цепи сопряженных двойных связей окраска углубляется.
Ароматические красители , например гиперицин (R=СН 3 ) и псевдогиперицин (R=СН(ОН)СН 3 ), (формула I) темно-фиолетовый и темно-красный красители цветов зверобоя продырявленного (Hypericum perforalum) [1].
ФормулаI
Ализарин (формула II)содержится в корнях марены красильной (Rubia tinctorium), экстракт из которых применяли для крашения ещё в древних Египте, Персии и Индии [2]. Похожие цвета (красный и желтый) при окрашивании тканей дает подмаренник настоящий (Galium verum) [3,4]. Можно предположить,
Формула II что его краситель сходен с ализарином.
Некоторые растения содержат дубильные вещества, например таннин (группа фенольных соединений) в гранате обыкновенном (Punika granatum), образующий с целлюлозой прочные связи [2].
Гетероциклические красители . К кислородсодержащим гетероциклам относятся флавоноиды — производные флавона (R=Н), флавонола (R=ОН), формула VIII [1].
Сходны с ними антоцианидины ( формула X), окрашивающие цветы, ягоды, плоды и овощи в красный, фиолетовый, синий и черный цвета. В природе флавоноиды существуют в виде агликонов и гликозидов , антоцианидины — только в виде гликозидов ( антоцианов ). Именно они придают фиолетовую окраску плодам черники обыкновенной (Vaccinium myrtillus) [3,4].Многие антоцианы обладают антимикробным действием, а кверцетин , содержащийся в репчатом луке (Allium cepa), (формула XI) относится к группе витамина Р [1,3]. Катехины являются родоначальниками дубильных веществ.
Азотсодержащие гетероциклы. К ним относятся наиболее древние природные красители — индиго и пурпур античный, а также хлорофилл, пигмент зеленых частей растений.
- Окраска растительных волокон
Основным растительным сырьем для изготовления тканей древними славянами был лён. Хлопчатобумажные ткани, изготовленные из хлопчатника, появились в России гораздо позже. Однако именно хлопчатобумажная ткань была выбрана мной для получения окрашенных образцов в связи с её большей распространенностью и дешевизной. А так как оба вида тканей произведены из целлюлозных волокон, полученные результаты окраски тканей должны быть похожими.
Для окраски льняных и хлопчатобумажных волокон можно использовать активные и прямые красители, растворимые в воде. Достаточно высокое сродство к целлюлозным волокнам связано со структурой молекул прямых красителей , имеющих относительно длинную цепь сопряженных двойных связей . Кроме того, для проявления высокого сродства к волокну молекула прямых красителей должна иметь группы, способные к донорно-акцепторному взаимодействию (ОН; NH 2 ; N=N -для разных видов волокон). Удерживаются прямые красители на волокне силами Ван-дер-Ваальса, водородными связями [1,5] .
Активные красители образуют при крашении с функциональными группами волокна прочные ковалентные связи . Таким образом, краситель входит в состав макромолекулы волокна, что обеспечивает высокую устойчивость окрасок к стирке, трению , действию растворителей, применяемых при химчистке одежды. Для более прочного сцепления красителя с волокнами ткани может применяться предварительная «протравка» — обработка ткани солями металлов. При этом положительно заряженные ионы металлов прочно удерживаются функциональными ОН ¯ — группами волокон и образуют с молекулами красителя комплексные соединения. Примером протравного красителя может служить ализарин марены красильной [1,5].
Древними славянами использовались для протравы оксиды железа, кристаллогидраты сульфатов (купоросы) M II SO 4 ·nH 2 O, кристаллогидраты двойных сульфатов (квасцы) М I M III (SO 4 )·12H 2 O [6,7]. При этом получаемая окраска ткани зависела от иона металла, например, соли железа дают темные оттенки коричневого и зеленого, алюмокалиевые квасцы КАl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O способствуют увеличению яркости красителя, не меняя цвета [7,8]. Для получения солей железа нашими предками могло использоваться ржавое железо с последующим подкислением среды красильного раствора, например, щавелем. Применение алюмокалиевых квасцов древними славянами Подмосковья кажется мне сомнительным, хотя эта соль встречается в природе в виде минерала алунита, месторождения которого находятся в Азербайджане [3] и могла быть привезена купцами.
- 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 [6]. 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 [4,6,7,8], и растениях, произрастающих в нашей области [4,9], я выбрал растения, которыми могли пользоваться для окраски одежды славяне, жившие в тех же местах, где живем сейчас мы. Исключение – гранат, однако его могли привозить купцы из Азербайджана, где в качестве красителя он используется и сейчас для окраски шерсти. Также учитывалось и разнообразие получаемых окрасок. Результаты представлены в виде таблицы (таблица 1).
Проект окрашивание ткани природными красителями
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА «ПРИРОДНЫЕ КРАСИТЕЛИ»
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Методы исследования: теоретические (исследование, изучение, анализ), эмпирические (химический эксперимент). Осуществлена практическая работа по окрашиванию ткани, использованию окрашенной ткани (шитье одежды для куклы), изготовлению акварельных красок.
Полученные данные: окрашенные ткани с помощью красителей, полученных из кофе, луковой шелухи, моркови, клюквы, апельсина. Использовали хлопок в качестве ткани для окрашивания. Из большого куска окрашенной ткани нами была изготовлена одежда для кукол: юбка, кофта, пояс и бант.
Для изготовления акварельных красок из первого эксперимента использовали полученные красители трех цветов: желтый (морковь), малиновый (клюква), коричневый (кофе). Но для того чтобы краски загустели, необходимы связующие вещества. Мы использовали мед и муку. Полученная акварель может храниться в полужидком состоянии в течение длительного времени. В результате получили акварельные краски трех цветов (желтый, коричневый, малиновый). Затем смешали коричневую краску с желтой и получили светло-коричневую краску. При смешивании малиновой краски с желтой получили оранжевую краску. Получили акварельные краски пяти цветов (желтый, коричневый, светло-коричневый, малиновый, оранжевый). Из изготовленных экологически чистых акварельных красок мы нарисовали рисунок.
Вывод: 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.
Природные красители
Ханты-Мансийский автономный округ-Югра, г. Мегион
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 4», 9 класс
План исследования
Проблема: Роль краски сложно переоценить. Без ярких цветов мир и предметы были бы очень скучными и унылыми. Недаром человек старается подражать природе, создавая чистые и сочные оттенки. Краски известны человечеству с первобытных времён. Мне захотелось узнать как можно больше о мире красителей и изучить возможности использования природных красителей как экологически чистого материала при окрашивании тканей и для получения акварельных красок. Сейчас почти все красители производят на химических заводах. Красители добавляют в продукты питания, окрашивают ткани, добавляют в косметические средства, средства бытовой химии. Поэтому все чаще у людей проявляется аллергическая реакция.Люди начинают понимать опасность использования химических веществ и все чаще обращаются к природе. Возвращение к природным истокам – в этом заключается актуальность моей работы.
Изучить разновидности природных красителей и их свойства.
Осуществить практическую работу по выделению природных красителей из растений.
Изготовить натуральные краски, не используя химические добавки.
Гипотеза: красители для окраски могут быть получены из доступного природного сырья (корней коры цветов, плодов, листьев стеблей разных растений).
Описание метода:
Поиск и анализ информации по теме «Природные красители».
Поиск материала для извлечения красителей.
Выделение природных красителей из растений и их применение.
Приготовление акварельных красок.
Библиография:
1. Светлена Н.А. (Н. А.Неволина). Растения-красители в народном быту. 2009г.
2.Соколов В. А. Природные красители. М.: Просвещения, 1997.
3.Журнал « Химия в школе» №2, №8 – 2002 год.
4.Ю. А. Калинников, И. Ю. Вашурина. Природные красители и вспомогательные вещества в химико-текстильных технологиях.реальный путь повышения экологической чистоты и эффективности производства текстильных материалов. Рос.хим. ж. (Ж. Рос. хим. общества им. Д. И. Менделеева), 2002, т. XLVI, № 1.
Интернет источники:
5. http://www. /himerunda/naturkras. html
9.http://sibac. info/index. php//35
Природные красители
Ханты-Мансийский автономный округ-Югра, г. Мегион
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 4», 9 класс
Научная статья
Состояние изучаемой проблемы. Выбор объектов и методов исследования
Самыми первыми красками были разноцветные глины: красная, белая, жёлтая и голубая. Немного позже краски стали делать из минералов и растений. Отвар луковой шелухи, оболочка грецких орехов, кора дуба давали коричневую краску. Кора барбариса, ольхи и молочайные растения — жёлтую, а красную краску получали из некоторых ягод. В старинных рукописных списках были найдены интересные и необычные рецепты русских художников. Для стойкости и пластичности в краску добавляли яйца и молочный белок – казеин [1].
До девятнадцатого века даже использовались краски, которые были очень вредны для здоровья. В 1870 году был произведён анализ влияния красок на здоровье человека. Ядовитыми оказались краски, в состав которых входит свинец и мышьяк. Выяснилось, что очень красивая и яркая изумрудно-зелёная краска является смертельно-опасной, т.к. в её состав входит уксус, окись меди и мышьяк. Есть даже версия, что Наполеон умер, отравившись парами мышьяка, которые исходили от обоев, выкрашенных в изумрудно-зеленый цвет [3].
Изготовить действительно яркую и стойкую краску было очень дорого. Например, ультрамарин (ярко-синюю краску) получали из ляписа, который привести можно было только из Ирана и Афганистана. Пурпурную краску добывали из раковин средиземноморских улиток. Чтобы получить 1 грамм краски требовалось около десяти тысяч раковин! По причине такой дороговизны пурпурный цвет считался цветом роскоши, царственности и богатства [6].
В настоящее время почти все краски делают в лабораториях и на заводах из химических элементов. Поэтому некоторые краски ядовиты. Например, красная киноварь из ртути. Для промышленного производства красок используют минеральные и органические пигменты, добытые из недр матушки-земли, или пигменты, полученные искусственным путем. Акварельные краски замешивают на основе природного гуммиарабика (растительных смол), с добавлением пластификаторов: меда, глицерина или сахара. Это и позволяет им быть такими легкими и прозрачными. Кроме того, в акварель обязательно включат антисептик, вроде фенола, поэтому есть ее все-таки не стоит. Изобрели акварель вместе с бумагой в Китае [4].
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, окрашенные лепестки растений тоже дают определенный цвет [2].
Существует особая группа пигментов – антоцианы (от греч. «антос» — цветок, «цианос» — голубой), впервые выделенные из цветков василька синего.
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 тоже можно использовать для получения натуральных красителей [1], [9].
Мы изучили растительные пигменты, которые используют в качестве красителей и приступили к окрашиванию тканей.
В качестве объекта исследования нами были выбраны природные красители, полученные из кофе, моркови, клюквы, луковой шелухи [1]. Предметом исследования является процесс окрашивания.
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. Процесс крашения состоит в поглощении краски волокнами.
Для закрепления природного красителя пользуются закрепителями-протравой. Без протравки ткань после крашения приобретает в большинстве случаев бежевый или светло-коричневый цвет [1]. При различных закрепителях одна и та же растительная краска дает различную окраску. Для получения светлых тонов применяют квасцы, темных — хромовую протравку, медный и железный купорос. Иногда в качестве закрепителей употребляют соль, уксус, березовую золу, рассол квашеной капусты [4].
Экспериментальная часть. Приготовление красильных отваров и окрашивание ткани.
Цель эксперимента: приготовить красильные отвары и окрасить ткань.
Используемый материал: луковая шелуха, клюква, морковь, кофе, соль, кастрюля, деревянная ложка, чаша.
Опыт №1. Кофе.
Столовую ложку молотого кофе заливаем двумя стаканами воды и доводим до кипения. Затем кладем в нее подготовленную ткань, добавляем столовую ложку соли и варим 10 минут. Через 10 минут достаем ткань из кофейной воды, хорошенько полощем в холодной воде и сушим.
Вывод: после варки в кофе цвет ткани коричневый.
Опыт №2. Луковая шелуха
С луковой шелухой поступим немного иначе. Заливаем ее двумя стаканами воды, доводим до кипения и кипятим жидкость 15 минут, пока не получим окрашенную воду. Только теперь можем класть в воду заготовку ткани, добавляем столовую ложку соли. Варим ее вместе с луковой шелухой на протяжении 10 минут. Достаем отрез ткани из воды, промываем и сушим.
Вывод: у нас получился цвет ткани насыщенного песочного оттенка.
Опыт № 3. Клюква.
Ягоды клюквы необходимо немного растолочь для большего выделения сока. Заливаем водой и кипятим, для закрепления цвета добавляем столовую ложку соли. Погружаем ткань. Оставляем на несколько часов, периодически помешиваем.
Вывод: после варки цвет ткани получился розовый.
Опыт №4. Морковь.
Морковь порежем мелкими кубиками, зальем водой и прокипятим, для закрепления цвета добавим столовую ложку соли. Погружаем ткань. И оставляем на несколько часов, периодически помешивая.
Вывод: после варки цвет ткани получился бледно-оранжевый.
Опыт №5. Апельсин и лимон.
Апельсин с лимоном натрем на терке, зальем водой и прокипятим, для закрепления цвета добавим столовую ложку соли. Погружаем ткань. И оставляем на несколько часов, периодически помешивая.
Вывод: после варки цвет ткани получился желтый.
Опыт №6. Смесь клюквы и моркови.
Два красителя из клюквы и моркови смешаем.
Вывод: получился краситель розового цвета.
Примечание: перед крашением ткань обязательно нужно смочить водой, иначе окраска выйдет неровной. Ткань должна быть погружена полностью. При крашении постоянно «переводили» ткань. «Переводить» ткань при тихом кипении следует стеклянной или деревянной палочкой. Крашение нужно производить медленно, чтобы окраска была равномерной.
Из окрашенных тканей мы сшили кукле юбку, кофту, пояс с бантом
Приготовление акварельных красок
Цель: приготовить акварельные краски используя полученные природные красители.
Используемый материал: мед, мука, природные красители (растворы антоцианов).
В приготовлении акварельных красок можно использовать растворы антоцианов [8]. Но для того чтобы краски загустели, необходимы связующие вещества. Мы использовали мед и муку. Мед придает акварели мягкость и способствует сохранению краски в полужидком состоянии в течение длительного времени. Краски необходимо упарить на водяной бане [7].
Для приготовления акварельных красок из первого эксперимента использовали полученные красители трех цветов: желтый (морковь), малиновый (клюква), коричневый (кофе).В результате получили акварельные краски трех цветов (желтый, коричневый, малиновый).Затем смешали коричневую краску с желтой и получили светло-коричневую краску. При смешивании малиновой краски с желтой получили оранжевую краску.
Вывод: Получили акварельные краски пяти цветов (желтый, коричневый, светло-коричневый, малиновый, оранжевый).
Из полученных экологически чистых акварельных красок нарисовали рисунок
Из растительных пигментов можно получить природные красители.
Природные красители можно использовать для крашения тканей и получения акварельных красок. 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.
1. Светлена Н.А. (Н. А.Неволина). Растения-красители в народном быту. 2009г.
2.Соколов В. А. Природные красители. М.: Просвещения, 1997.
3.Журнал « Химия в школе» №2, №8 – 2002 год.
4.Ю. А. Калинников, И. Ю. Вашурина. Природные красители и вспомогательные вещества в химико-текстильных технологиях. реальный путь повышения экологической чистоты и эффективности производства текстильных материалов. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. общества им. Д. И. Менделеева), 2002, т. XLVI, № 1.