دانلود تحقیق تاریخچه رنگ

1-1مقدمه ای بر تاریخچه رنگ

          از هنگامی بیادنیاوردنی، بشر رنگ آبی شفاف اوج آسمان، سرخی ها و     نارنجی های تابان و سوزان هنگام غروب، رنگ های ملایم و متغیر رنگین کمان که مظهر امیدهای بهشتی است، نور ضعیف و غیر ثابتی که از پروبال طاووس ها         می درخشند.

جامه های پر از رنگ گلها، قهوه ای ها و قرمزهای طلائی برگهای خزان که تباینی بسیار با رنگ های سبز بهار پیشین دارند.

قرمز درخشان و تهدیدآمیز فوران خون، سوسوی زرد شعله پیه آب کرده که سایه های پیکره هایی بی تاب را بر روی دیوارهای اعماق خلوت غارها نقاشی می کردند را می بایست با شگفتی، شعف و حیرتی بسیار مشاهده کرده باشد لیکن تمام این رنگها نت های مجردی از کل نت های به اهتزاز درآورنده سمفونی تحریک آمیز رنگ در زندگی بشر می باشند.

چندی نپایید که بشر کوشید تا خود را با این سمفونی مرموز و اسرارآمیز که رنگ نام دارد وفق دهد.

استخوان هایی(استوانه ای شکل) کشف شده اند-شاید مربوط به 000/150تا000/200 سال قبل- که بشر در درون آن ها از قرمز و زرد و خاک های اخرا (OCHER CLAYS) مواد نقاشی چرب (GRAEASE PAINTS) تهیه می کرده و برای تزئین و آرایش بدن خود مورد استفاده قرار می داده، بشر اولیه طبعاً برای خود دلیل آورد که مواد قرمز رنگ زندگی بخش می باشند.

بنابراین بشرهای آخرین عصر یخ(000/100 سال پیش) در گذشتگان خود را زیر خاک های قرمزفام اخرا به خاک می سپردند، و یا به استخوانهای آنها رنگ قرمز می مالیدند و بدینوسیله سنتی را در اروپا آغاز می کردند که هزاران سال پا برجای ماند و حتی به آفریقا و آسیا نیز گسترش یافت.

مثلاً در سال1823، در ولزورلیدی او پاویلاند (RED LADY OF PAYILAND) که در واقع اسکلت یک جوان است کشف شده است.

آثار مشابهی نیز در غارهایی در جنوب آفریقا و چین مشاهده گردیده است.

1-2کالریمتری و علم رنگ ] 1 [

        کالریمتری (COLORIMETRY) تکنیک اندازه گیری رنگ است، لیکن فقط قسمتی از علم رنگ می باشد.

علم رنگ شامل تمام دانسته ها و اطلاعاتی است که به تولید محرک های رنگ و درک بصری آنها مربوط می گردد.

علم رنگ شامل بخشهائی از فیزیک، شیمی، زیست شناسی و روانشناسی می شود.

در کالریمتری نیز از بخشهائی از علوم فوق الذکر خصوصاً فیزیک و روانشناسی استفاده می شود.

          کالریمتری بر این ایده استوار است که می توان رابطه ای بین خصوصیات فیزیکی محرک رنگ و بصیرت ادراک حاصل از آن پیدا کرد.

نیوتن کشف کرد که انواع متعددی از انرژی مشعشع مرئی وجود دارد و نور سفید فقط یکی از جنبه های مرئی اختلاط این نوع هاست که از خورشید و یا منابع مشابه دریافت می شود.

اختلاف بین انواع انرژی مشعشع بر حسب طول موجهایشان (WAVE LENGTHS) تعیین می گردد.

برای تعریف طول موج به نحو احسن به تشریح روش اندازه گیری آنها نیاز داریم.

لیکن در اینجا کافی است که ذکر شود انرژی مشعشع مرئی به طول موجهایی در محدوده ای بین 380تا760 میلیونیوم میلیمتر(یا به عبارتی میلی میکرون با علامت اختصاری ) محدود می گردد.

ذیلاً محدوده طول موجها و انواع رنگهای مربوطه آورده می شوند.

بنفش   380   -         450    میلی میکرون

آبی     450    -        490   

سبز     490    -        560   

زرد     560    -        590   

نارنجی 590    -        630   

قرمز    630    -        760   

          نیوتن در بررسی هایش به این نتیجه رسید که زمانی اشیاء به صورت رنگی ظهور پیدا می کنند که در انرژی های مشعشعی که به چشم انسان منعکس می شود یک یا حداکثر دو نوع انرژی مشعشع به طور عمده وجود داشته باشند او خاطرنشان ساخت که اکثر اشیاء زمانی به صورت رنگی ظهور پیدا می کند که "مانع عبور" قسمتی از انواع انرژی مشعشع شده و مابقی را انعکاس دهند.

امروزه کلمه جذب (ABSORPTION) به جای کلمه "مانع عبور" به کار برده می شود.

          الزامی بودن انرژی مشعشع، تنوع و تعداد این نوع انرژی ها و نقش مفعولی اشیا که در دید رنگ موثرند مهمترین مطالبی می باشند که طی آن علم فیزیک به علم رنگ کمک کرده است.

روشهای اندازه گیری و کنترل نوع و مقدار انرژی مشعشع به مشخصات جذب انعکاس و انتقال نور توسط اشیا به وسیله فیزیکدانها و شیمیدانها پیشرفتهای بسزایی کرده اند، لیکن اصول همان مطالبی می باشند که نیوتن به وضوح تشریح کرده است.

          چون انرژی مشعشع مرئی برای درک رنگ لازم بوده و علاوه بر آن به علت اینکه فقط جنبه هایی که مشاهده کننده از آن آگاه و مطلع است می تواند ملاک باشد، بنابراین رنگ را به عنوان مشخصات معین نور تعریف می کنند.

بعضی از مشخصات نامربوط نور نظیر جهت (DIRECTION) و لرزش (FLICKER) مستثنی می باشند.

لیکن تمام مشخصات نور که قادر به متمایز شمردن نوعی از نوعی دیگر می باشند را به عنوان قسمتی از رنگ نور به شمار می آورند.

          تعریف رنگ برحسب نور که خود علمی است روانی-واقعی، رنگ را نیز به عنوان یک فرآیند روانی-واقعی معرفی می کند.

روشهای اندازه گیری رنگ از    قضاوت های مشاهده کننده های انسانی به طور مستقیم و یا اطلاعات ارقامی استاندارد که بر مبنای قضاوت های غیر مستقیم انسانی استوارند استفاده می کند.

بنابراین تعریف کامل و مورد استفاده رنگ با تعریف آن برحسب نور توافق کامل داشته و رنگ کالریمتری را فرآیندی روانی-واقعی جلوه می دهد.

این تعریف ممکن است با تعاریف اشخاص دیگر تباین داشته باشد.

شخصی ممکن است رنگ را به عنوان یک درک مد نظر بگیرد، در صورتیکه شخص دیگر ممکن است رنگ را به عنوان شیئی که طول موج های مختلف را به نسبت های مختلف جذب می سازد تعریف کند.

          مشخصات نور که نهاد رنگ را بر طبق تعریف داده شده تشکیل می دهند را می توان به عناوین متعدد و قابل استفاده ای تعیین کرد، لیکن شاید ساده ترین و قابل درک ترین مشخصات نور، روشنایی (LUMINANCE)، طول موج حاکم (DOMINANT WAVE LENGTH) و خالصی (PURITY) باشند.

روشنایی مشخصه ایست که بین نور انعکاس یافته از کاغذ سفید این صفحه، زمانی که توسط یک لامپ صد وات و موقعیکه توسط یک لامپ دویست وات روشن شده باشد فرق قایل می شود.

ایده طول موج اصلی را می توان بدین صورت عنوان کرد که این طول موج طول موجی است که نور مربوطه به صورت اصلی به نظر می رسد.

احتیاجی نیست که حتما طول موج اصلی، طول موجی باشد که از لحاظ فیزیکی پر شدت ترین انرژی مشعشعی موجود در محرک باشد، هر چند که معمولا نزدیک به این ماکزیمم فیزیکی است.

به همین صورت ممکن است گفته شود که خالصی درجه ایست از تسلط، برجستگی و عمدگی طول موج اصلی در نور مورد نظر.

خالصی را نیز مانند طول موج اصلی    نمی توان مستقیما از راه اندازه گیری فیزیکی محرکی بدست آورد.

برای تعاریف    دقیق تری از روشنائی، طول موج اصلی و خالصی روش های اندازه گیری آنها بایستی تشریح گردد.

به علاوه این روشها برای تعاریف کامل ایده های جامع نور و رنگ نیز ضروری می باشند.

تعاریفی که بر مبنای روش اندازه گیری استوارند تعاریف عملی نامیده می شوند (OPERATIONAL DEFINITIONS).

تعاریف عملی نور رنگ، روشنایی، طول موج اصلی و خالصی همگی اساس علم کالریمتری است.

          ته رنگ یا فام (HUE) کیفیتی است از ادراک که برحسب آن یک مشاهده کننده از اختلافات بین طول موج های انرژی مشعشع آگاه و مطلع می گردد.

اشباع (SATURATION) کیفیتی است از ادراک که توسط آن یک مشاهده کننده از اختلافات بین خالصی برای هر طول موج اصلی آگاه و مطلع می شود.

با وجود این لازم به تذکر است که خالصی های برابر از طول موج های اصلی متفاوت الزاما ادراک اشباع برابر را موجب نمی گردد.

درخشندگی (BRIGHTNESS) اصطلاحی است که عموما برای کیفیتی از ادراک بکار برده می شود که توسط آن یک مشاهده کننده از اختلافات بین روشنایی آگاه و مطلع می گردد.

1-3 تاریخ و تولید صنعتی مواد رنگ زا

        بشر ماقبل تاریخ پوست و منسوجات و اشیا دیگر را با مواد طبیعی ای که اکثرا منبع گیاهی داشته و لیکن بعضی نیز منشا حیوانی داشتند رنگرزی می کرده است.

کتیبه های مصر باستان تشریح کاملی از چگونگی عصاره گیری مواد رنگرزی از منابع طبیعیشان و به علاوه کاربردی آنها در عملیات رنگرزی در اختیار می گذارد.

          توسعه های بعدی که در محدوده زمانی بیش از چندین هزار سال صورت گرفت فرآیندهای رنگرزی پیچیده و کالاهای رنگرزی شده با کیفیت بالا را بدست داد در میان آنها موادی که در ذیل می آیند ارزش ذکر ندارند.

ایندیگو (INDIGO) که هم از دید رنگرز که مخصوص اروپا بوده و هم از (INDIGO FERA TINCTORIA) ایندیگو فراتینکتوریا که یک درخت محلی آسیایی می باشد بدست می آمد.

ارغوانی باستان (ANCIENT PURPLE) از یک غده حلزون ارغوانی با فرآیندی که توسط فنیقی ها کشف شده بود بدست می آمد.

الیزارین (ALIZARIN) که اساس قرمز ترکی (TURKEY RED) را تشکیل می دهد از مواد خارج شده از چوب رناس (MADDER CARPEDOCHI) که از افریقا وارد می شد بدست می آمد.   

          اسید پیکریک (PICRIC ACID) که توسط ولفه (WOULFE) که در سال 1771 توسط واکنش ایندیگو با اسید نیتریک به دست آمد بعدها در بعضی اوقات برای رنگرزی ابریشم به کار برده شد، لیکن اهمیت زیادی به دست نیاورد، به همین دلیل واقعا به طور اشتباه امتیاز تولید اولین ماده آلی رنگرزی سنتز شده به جای ولفه به ویلیام هاش پریکن داده شده است.

در1856 این شیمیست جوان و باهوش انگلیسی که در اطراف لندن بر روی اکسیداسیون مخلوطی از بازهای آنیلین کار می کرد موفق شد به جای کوئینین (QUININE) که امید یافتنش را داشت یک ماده رنگرزی کاتیونیک بنفش که آنرا مووین (MAUVEINE) نامید- و در شروع درصد محلول آن بسیار کم بود بدست آورد.

یاد کردن از پرکین به عنوان بنیانگذار صنعت مواد رنگرزی سنتز شده از چندین جهت صحیح است زیرا از یک طرف او توانست با امکانات اولیه ای که در دسترس داشت محصولی نسبتا خالص و از لحاظ تکنیکی پراهمیت را تهیه کند و از طرف دیگر او سنتز خود را چنان توسعه داد که توانایی تولید آن در مقیاس صنعتی نیز میسر گردید.

اسید پیکریک (PICRIC ACID) که توسط ولفه (WOULFE) که در سال 1771 توسط واکنش ایندیگو با اسید نیتریک به دست آمد بعدها در بعضی اوقات برای رنگرزی ابریشم به کار برده شد، لیکن اهمیت زیادی به دست نیاورد، به همین دلیل واقعا به طور اشتباه امتیاز تولید اولین ماده آلی رنگرزی سنتز شده به جای ولفه به ویلیام هاش پریکن داده شده است.

یاد کردن از پرکین به عنوان بنیانگذار صنعت مواد رنگرزی سنتز شده از چندین جهت صحیح است زیرا از یک طرف او توانست با امکانات اولیه ای که در دسترس داشت محصولی نسبتا خالص و از لحاظ تکنیکی پراهمیت را تهیه کند و از طرف دیگر او سنتز خود را چنان توسعه داد که توانایی تولید آن در مقیاس صنعتی نیز میسر گردید.

ته رنگ بنفشی درخشانی که این ماده رنگرزی بر روی ابریشم تولید کرد فورا توجه خاصی را به خود مبذول داشت و باعث شد که شیمیست های دیگر انگیزه انجام آزمایشات مشابه را در خود بیابند.

بدین ترتیب در1859 ورگوئین (VERGUIN) در لئون، فیوشین (FUSHINE) را کشف کرد، در صورتیکه کشف ترکیبات دی آزو توسط گریس (GRIESS) در انگلستان اساس توسعه بزرگترین گروه مواد رنگرزی سنتز شده را که در حال حاضر اصطلاحات آزو (AZO COMPOUNDS) نامیده می شوند فراهم آورد.

اولین ماده رنگرزی واقعی به نام قهوه ای بیزمارک (BISMARK BROWN) در سال 1863 توسط مارتیوس (MARTIUS) تهیه شد.

بعد از تحقیقات گسترده و تعیین کننده ککوله (AUGUST VON KEKULE) در مورد ظرفیت چهارگانه کربن در سال1858 و ساختار بنزن در سال1865 راه را برای تولید طرح ریزی شده مواد رنگرزی کاملا سنتز شده علاوه بر سنتز مواد رنگزای طبیعی باز شد.

اولین موفقیت قابل ذکر درک ساختار شیمیایی(در سال1868) و سپس سنتز فوری الیزارین(25-دی هیدروکسی آنتراکینون) توسط گریب و لیبرمان است.

(GRAEBE AND LIEBERMAN) درک ساختار شیمیایی و سنتز ایندیگو (آدلف وان بایر VON BAEYER ADOLF ) در1870، هیومان (K.

HEUMANN) کار تحقیقاتی ای را که چندین دهه به طول انجامید دربرگرفت.

توسعه و تکامل مواد رنگرزی ایندیگو در شروع قرن بیستم در نتیجه کار انجی (G.ENGI) و فرید لندر (P.FRIEDLANDER) که به ترتیب (CIBA BLUE 4B) و تیوایندیگو (THIO INDIGO) را سنتز کردند به اوج خود رسید.

کمی قبل از تغییر قرن ویدل (VIDAL) راه را در زمینه مواد رنگرزی گوگردی باز کرد، در صورتیکه سال1901 نمایانگر کشف ایندانترون (INDANTHRONE) یعنی اولین ماده رنگزای خمی آنتراکینونی (ANTHRA QUINONNOID VAT DYE) توسط بن (R.BOHN) است.

مواد رنگزای طبیعی اولیه حتی کمپلکس فلزی(قرمز ترکی) را نیز شامل می شدند.

در این زمینه، قرن بیستم تکامل ارزنده های را به شکل مواد رنگرزی نئولن (NEOLAN DYES) در سال1915 فتالوسیانین (PHTHALOCY ANINE) در سال1936 و مواد رنگرزی کمپلکس فلزی 1:2 (مواد رنگرزی ایرگالان (IRGALAN DYES) در سال1949 عرضه کرده است.

کلاول و دریفوس(R.CLAVEL AND H.DREYFUS) در دهه1920 شکل رنگرزی الیاف هیدروفوبیک را توسط مواد رنگرزی دیسپرس حل کردند.

عصر پس از جنگ جهانی دوم توسط تولید و تکامل مواد رنگی (PIGMENTS) که اهمیت فراوانی در زمینه رنگ کردن پلاستیک دارند مثلا کوئین آکریدون (QUINACRIDONE) در سال1958 مواد رنگزای ری اکتیو یا واکنشی (REACTIVE DYES) برای پشم ] مثلا مواد رنگزای درخشان رمالن (REMALAN) و سیبالن (CIBALAN) در سالهای1952-1951 [ و مخصوصا مواد رنگرزی واکنشی برای الیاف سلولزی(مثلا مواد رنگرزی پروسیون (PROCION DAYES) علامت گذاری شده است توسعه ها و تکامل های جدید در این زمینه توسط فیتزنر (H.PHITZNER) ] 2 [ ونکاتارامان (K.VENKATARAMAN) ] 3 [ مرور گردیده اند.

برای مثال مواد رنگرزی واکنشی به وضوح نشان می دهند که تحقیقات در زمینه مواد رنگرزی از سنتز مولکولهای رنگی به صورت کاملا تجربی دور شده و به سوی بررسی مکانیزم ترکیب کارها با مواد رنگرزی با کروموژنهای (CHROMOGENS) داشته مانند آزو (AZO) آنتراکینون (CYCLICAZA, CANTHRACOUINONE) COMPOUNDS ترکیبات حلقوی آزا میل پیدا کرده است.

1-4 کالریندکس با اینکه مواد رنگزا حداقل با چندین طریق ممکن که برای هر طریق ملاکی برای تشخیص بین مواد رنگرزی و مواد رنگی وجود دارد قابل طبقه بندی می باشند، لیکن در بحث فعلی از مجموعه ای که در کارهای استاندارد برای مواد رنگرزی و مواد رنگی استفاده می شود تبعیت می گردد و این مجموعه فهرست رنگ یا کالریندکس (COLOUR INDEX) نام دارد (SDC AND AATCC 1956,1963) این فهرست رنگ پنج جلدی که مشتمل بر 4275 صفحه است، می بایست تحت عنوان فهرست مواد رنگزا (COLOURANT INDEX) نامگذاری می گردید.

] 4 [ در فهرست رنگ (COLOUR INDEX) مواد رنگزا برحسب روش مصرفشان طبقه بندی شده اند و توسط یک شماره کاربردی مشخص می شوند مثلا (C.I.VAT REDB) و یا (C.I.DISPERSE BLUE1) از آن جایی که استفاده کنندگان کالریندکس معمولا به خواص کاربردی مواد رنگزا علاقه مند می باشند، لذا این نوع طبقه بندی بسیار مفید است و شباهت زیادی به طبقه بندی به کار رفته در اولین چاپ کالریندکس (1924-1928) و تالیف قدیمی آلمانی از این نوع (SCHULTZ 1931) دارد.

بررسی کالریندکس نشان می دهد که در یک رده یا طبقه بندی مشخص که براساس خواص کاربردی کلاس بندی شده اند ترکیبات شیمیایی یکسان غالبا حکمفرما می باشد.

بخاطر اینکه هیچ نوع وابستگی سده ای بین نوع ماده شیمیایی و روش کاربردی آن وجود ندارد.

بنابراین کالریندکس ممکن است عینا یک ماده شیمیایی را در چندین طبقه از لحاظ خواص استعمالی فهرست کند مشروط بر اینکه ماده شیمیایی به طور گسترده ای در هر یک از این طبقات استفاده شود.

یک مثال در این مورد (C.I VAT BLUE 14) می باشد که به نحو گسترده ای به عنوان یک ماده رنگی نیز استفاده می شود و بنابراین تحت عنوان C.I.PIGMENT BLUE 22 نیز فهرست شده است.

به علاوه کالریندکس برای ساختمان شیمیایی هر ماده رنگزا در مواردی که این ساختمان شناخته شده است(ماهیت شیمیایی بسیاری از مواد رنگزا جزو محرمات تجارتی است) نیز یک شماره اختصاص داده شده است.

این شماره بدون درنظر گرفتن طبقه استعمالی ماده رنگزا به کار برده شده است بنابراین مصرف کالریندکس در مورد مواد رنگزای ذکرشده در بالا عبارتست از:C.I.VAT BLUE14,COLOUR INDEX 69810 C.I.PIGMENT BLUE 22.

COLOUR INDEX 69810 یک مورد دیگر که در آن ترکیبات شیمیایی یکسان می تواند تحت عنوان ماده رنگرزی یا ماده رنگی نامگذاری گردد به قرار زیر می باشد.

در مثال های نشان داده شده زیر جز کوپلان آزوئیک (AZOIC COUPLING COMPONENT 1) می تواند با جز دی آزوی (AZOIC DIAZZO COMPONENT 37) روی لیف ترکیب گردد.

ترکیب حاصله دارای شماره کالریندکس می باشد موقعیکه همان اجزا ترکیب شده و محصول بدست آمده بصورت پودر خشک جدا گردد، تحت عنوان (C.I.PIGMENT RED No.1) نامگذاری شده که همان (PARA RED) معروف می باشد.

به همان ترتیب (PERMANENT CARMENE) را می توان یا بر روی لیف یا به صورت پودر ساخت.

ترکیبات روی لیف تحت عنوان رنگرزی نفتال و محصول به صورت پودر آن تحت عنوان مواد رنگی نامگذاری گردیده اند.

کالریندکس17 طبقه مواد رنگرزی یعنی تقریبا5000 ماده رنگرزی را برحسب کاربرد آنها فهرست کرده است(علاوه بر آن هزارها ترکیب امکان پذیر دیگر نیز وجود دارند که از میان آنها400الی500 مواد رنگرزی در حال مصرف می باشد) ولی فقط یک طبقه مواد رنگی با حدود400 ماده رنگزا فهرست شده است.

این تفاوت کلی نشان می دهد که برای مصرف کننده روش استعمالی مواد رنگزا بسیار حائز اهمیت است.

مواد رنگی همیشه توسط یک چسب مورد استفاده قرار می گیرند که این چسب نقش واسطه را بین ماده رنگزا و زمینه ای که روی آن قرار می گیرند بازی می کند.

تغییر نوع چسب انعطاف پذیری قابل توجهی را در مورد استعمال مواد رنگی برای زمینه های مختلف مجاز می سازد و در نتیجه به تعداد نسبتا کمتری مواد رنگی برای اختلاطهای فراوان و متنوع مواد رنگی، چسب ها و زمینه ها که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند نیاز داریم.

در صورتیکه شماره متعدد الیاف و همچنین شرایط رنگرزی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند مستلزم خواص شیمیایی مختلف و به علاوه تنوع زیاد در اثرات رنگی می باشند و از این رو، در عمل تعداد مواد رنگرزی باالنسبه بیشتری مورد احتیاج می باشند.

مواد رنگزایی که براساس مواد کاربردی در کالریندکس طبقه بندی شده اند باید توجه داشت که تمام مواد رنگی فقط در یک گروه استعمالی قرار می گیرند.

مواد رنگزایی اسیدی-دندانه ای-بازیک-دیسپرس-طبیعی-غذایی-چرم-مستقیم-سولفوری-خمی-اینگرین-آزوئیک-اکسیداسیون-ری اکتیو-حلالی-عوامل درخشان کننده فلورسنت-ظاهر کننده ها-عوامل احیا کننده.

1-5 مراجع 1-اصول علم و تکنولوژی رنگ، دکتر سیامک مرادیان، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

1374 2-H.Pfitzner , in ulmann's Encyclopadie der technischen chemie , 3 rd edition , urban and Schwarzenberg , Munchen.

1970.

Supplementory Volume , P.217.

3-K.Ven Kataramen.The chemistry of synthetic Dyes,vol.3-5,Academic Press .

1970/71.

4-اصول شیمی رنگ و مواد واسطه-پروفسور دکتر پل ریس.

پروفسور دکتر هاینریچ زولینجر، ترجمه: دکتر سیامک مرادیان.

انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1380 2-1طبقه بندی مواد از لحاظ شیمیایی و تهیه مواد رنگرزی و مواد رنگی مواد رنگرزی و مواد رنگی که در ترکیبات آلی سنتز شده و همچنین حائز اهمیت نیز می باشند را می توان یا برحسب ساختمان شیمیایی و با برحسب موارد استفاده ای نهایی شان طبقه بندی کرد.

طبقه بندی این بخش برحسب ترکیبات شیمیایی شان کلاسه بندی کرد زیرا این مناسب ترین روش برای درنظر گرفتن تهیه این مواد می باشد.

بیش از بیست نوع ترکیبات شیمیایی مجزا و مختلف به عنوان مواد رنگرزی سنتیک مورد استفاده قرار گرفته اند.

لیکن فقط پنج نوع آنها عمدتا مورد توجه می باشند که عبارتند از: آزو(AZO) آنتراکینون(ANTHRAQUINONE) ایندیگو (INDIGO) تری فنیل متان(TRI PHENYL METHANE) و فتالوسیائین (PHTHALOCYANINE) این بررسی نیز بر روی این طبقه بندی متمرکز خواهد بود.] 1 [ 2-2مواد رنگزای آزو ] 2 [ مواد رنگزای آزو تفوق و برتری خاصی داشته و بالغ بر50% مواد رنگرزی و مواد رنگی ساخته شده را دربردارند، این موضوع به خاطر این است که مواد رنگزای آزو به سهولت از مواد واسطه ای که به راحتی در دسترس می باشند تهیه شده و ضمنا تنوع و گستردگی این مواد واسطه باعث می شود که کل محدوده رنگی تماما و به نحو رضایت بخشی پوشش پیدا کند.

شاخص این مواد رنگزا وجود گروه آزو (-N=N-) در مولکول بوده و در بیشتر اوقات توسط دی آزوته کردن (DIAZOTISING) یک آمین آروماتیک اولیه توسط اسید نیترو در محلول یک اسید مصرفی(واکنشی که توسط گریس (GRIESS) در سال1858 کشف شد) و سپس کوپله کردن (COUPLING) نمک دی آزونیوم حاصله (DIAZONIMUM SALT) با یک ترکیب فنل (PHENOL) آریل آمین (ARYLAMINE) و یا یک ترکیب کتو-انل (KETO-ENOL) تهیه می گردد.

واکنش های اساسی مورد بحث به قرار زیر است: شکل (2-1) در واکنش دی آزوته کردن گروه حمله کن (NOX) ممکن است اسید نیترو (X=OH) باشد و یا گروهی که از این اسید به دست آمده باشند مثلا نیتروزیل کلراید در این واکنش یون نیترونیوم نیز که متشابها به وجود می آید نیز ممکن است به عنوان یک گروه حمله کن عمل کند.

جزئیات عملی آن معمولا شامل عمل کردن آمین با5/2 مولکول اسید کلریدریک و یک مولکول سدیم در آب در صفر تا پنج درجه سانتیگراد است.

کوپله کردن توسط افزودن محلول یا سوسپانسیون نمک دی آزونیوم به جز کوپلان (COUPLING COMENT) در آب بدست می آید که در این واکنشها PH برای آریل آمین ها بین4-5 نگه داشته می شود.

در صورتیکه برای فنل ها و نفتال ها تقریبا برابر با9 بوده و علاوه بر آن ترکیبات سئو-انل عموما در PH پایین تر(4-5) کوپله می گردند.

نمونه هایی از اجزا کوپلان های مختلف و مهم در زیر نشان داده شده است علامت ستاره در شکل نشان دهنده مکانی است که در آن کوپلاسیون انجام می گیرد.

شکل (2-2) آمینو نفتال دی اسید سولفوریک نشان داده شده توبی خاصی ایجاد می کند، زیرا همانطوریکه دیده می شود کوپلاسیون این ترکیب می تواند در دو مکان مختلف صورت گیرد که این مکان بستگی به PH محلول دارد و بنابراین توسط کوپلاسیون دومرحله ای-یعنی مرحله نخست تحت شرایط اسیدی و سپس در مرحله دوم تحت شرایط قلیایی می توان مواد رنگزایی تولید کرد که دارای دو گروه آزو یعنی مواد رنگزایی بیس آزو (BISaZO) باشند.

ترکیبات آزو اگر گروههای یونی نباشند در آب غیر محلول خواهند بود لیکن از مواد واسطه ای که دارای مثلا گروههای اسید سولفوریک باشند می توان ترکیبات آزویی را تهیه کرد که در آب محلول باشند.

مواد رنگزای ساده ای که فقط دارای یک گروه آزو می باشند معمولا رنگهایی را به دست می دهند که بین زرد تا قرمز متغیر می باشند و این محدوده تغییر رنگ اساسا بستگی به جز کوپلان استفاده شده دارد.

بنابراین آنیلین های دی آزوته شده با آستواست آنالید یک رنگ زرد متمایل به سبز با فنلها رنگ زرد، با نفتال ها رنگ نارنجی و با بعضی آمینونفتال ها رنگ قرمز را به دست می دهد.

البته باید درنظر گرفت که استهلاک های موجود در جز دی آزو نیز در تعیین رنگ دقیق حاصله بسیار موثر می باشد.

علاوه بر مواد رنگزای مونو آزو (MONO-AZO) مواد رنگزایی که دارای دو(بیس آزو (BIS-AZO) سه(تریس آزو (TRIS-AZO) و یا حتی بیشتر(پلی آزو (POLY-AZO) گروه آزو می باشند نیز تهیه و ساخته می شوند.

این مواد را می توان توسط اتصال چندین واحد مونو آزو به یکدیگر تولید کرد.

مثلا توسط واکنش دو مولکول یک ترکیب آمینو آزو (AMINO AZO) با فشردن (COCL2 PHOSGENE) یک ترکیب دی آزواوره (DIAAZOUREA) حاصل می گردد لیکن روشهای مهمتر، عمل کردن بترتیب چندین مرحله دی آزوته و کوپل کردن را دربردارد نمونه ای از ماده رنگزایی که بدین ترتیب ساخته می شود به قرار زیر می باشد: شکل (2-3) این ماده رنگزا توسط کوپلاسیون 1-آمینو –8نفتال –3و6دی اسید سولفوریک در وهله اول با 4 نیتروآنالین (4-NITRO ANALINE) دی آزوته شده تحت شرایط اسیدی و سپس با آنالین دی آزوته شده در محلول در کربنات سدیم تهیه می گردد.

این ماده رنگرزی به نام قرمز کنگو (CONGO RED) اهمیت تاریخی دارد که در زیر نشان داده شده است توسط دی آزوته کردن هر دو گروه آمینوی بنزیدین (BENZIDENE) و کوپلاسیون با دو قسمت از 1-نفتیل آمین 4-اسید سولفوریک تهیه می گردد.

زنجیرهای مواد رنگرزی دی آزو مواد رنگرزی پلی آزوی دیگر که به نحو گسترده ای کانژوکه (CONJUGATED) می باشد باعث معمول بودن رنگ های عمیق می گردند، بنابراین اولین ماده رنگرزی دی آزوی ذکر شده به رنگ سیاه متمایل به آبی می باشد.

شکل (4-2) 2-3دی آزوتاسیون یا دی آزوته کردن دی آزوتاسیون (DIAZOTISATION) آمین های اولیه آروماتیک نخستین مرحله یک واکنش دومرحله ای است که تقریبا تمام مواد رنگزای صنعتی از طریق آنها تولید می شوند معمولا یک محلول آمین در آب در درجه حرارت تقریبا صفر درجه سانتیگراد توسط عمل نیتریت سدیم توام با اسید معدنی به یون دی آزونیوم تبدیل می شود.

بنابراین در استفاده از حداقل دو(معمولا5/2) اکی والان اسید معدنی برای واکنش مناسب ضروری است.

این لازمه تعادلات موجود است.] 3 [ و غیره) رابطه (2-2) فی یرزوبلانگی جزئیات را تشریح کرده اند و خلاصه قابل استفاده ای از اکثر تغییرات ضروری در متدهای دی آزوتاسیون را در دسترس قرار داده اند.

با آمین هایی که دارای قدرت بازی بسیار ضعیف هستند، می توان دی آزوتاسیون را در اسید سولفوریک(90تا96 درصد) انجام داد.

عامل شیمیایی دی آزوته کننده نیتروزیل اسید سولفوریک است (HSO4NO) که به سهولت تولید می شود.

وقتی به محلول در اسید سولفوریک نیتریت اضافه می شود، باید دقت کرد که مقدار آن مازاد بر احتیاج نباشد زیرا در غیر این صورت، اثر نامطلوبی بر روی پایداری یونهای دی آزونیوم دارد و علاوه بر آن، امکان تولید ترکیبات نیترزو با نفتلها، آمینهای درجه دو و درجه سه و ترکیبات دی آزو در جفت کردن بعدی با آمین های اولیه(درجه یک) نیز وجود خواهد داشت.

مقدار نیتریت مازاد را می توان به سهولت با کاغذ ید، نشاسته(آبی شدن فوری) شناسایی کرد و واکنش زیر متوسط اوره یا اسید سولفامیک از بین برد.

رابطه (2-3) غالبا حل کردن آمین هایی که حاوی گروههای سولفونیک یون زوایتر هستند در یک محیط اسیدی دشوار است.

چنین آمین هایی را می توان به روش متد غیر مستقیم دی آزوته کرد.

یعنی: با حل کردن آمین به صورت آنیون از طریق اضافه کردن مقدار قلیایی لازم و سپس اضافه کردن نیتریت سدیم به محلول خنثی این مخلوط سپس با هم زدن به یک اسید معدنی اضافه می شود.

متدهای دیگر دی آزوته کردن توسط سوئدرز و زولینجر تشریح شده اند.

مکانیزم واکنش دی آزوتاسیون توسط هیوز (HUGHES) و اینگولدا (INGOLDA) و رید (RIDD) کشف شد.

نیتروزاسیون گروه آمینو مرحله اساسی دی آزوته کردن است.

برای آمین های درجه دوی آلیفاتیک یا آروماتیک، واکنش در مرحله نیتروزو(تشکیل نیتروز آمین ها متوقف می شود.

برای آمین های درجه یک نیز ابتدا نیتروز آمین تولید می شود لیکن به سرعت و احتمالا از طریق هیدروکسید دی آزو) به یون دی آزونیوم تبدیل می شود.

رابطه (2-4) فلش هایی که دارای دو سراند نماینده دو مرحله سریع واکنشی هستند.

دی آزوتاسیون، برای ارزیابی آمین های آروماتیک نیز مورد استفاده قرار گیرد.

یعنی تیتراسیون یک محصول آمین اسیدی شده در مقابل یک محلول (NONO2) در اینجا اضافه کردن (KBr) عمدتا توسط واکنش با اسید نیتروز تشکیل برومید نیتروزیل (NOBr) که یک عامل شیمیایی نیتروزات کننده (NITROSATING) مناسب است.

تیتراسیون را تسریع می کند.

2-4روشهای عملی در دی آزوتاسیون را می توان به صورت زیر عنوان کرد ] 4 [ روش مستقیم-روش غیر مستقیم-سوسپانسیون-استفاده از اسید سولفوریک-نمک های فلزی در محیط خنثی 1-روش مستقیم: در این روش آمین آروماتیک در5/2 تا سه برابر وزن خود اسید و عموما اسید کلریدریک، حل می شود برای پایین نگه داشتن دما بین0تا5 درجه سانتیگراد مقداری یخ اضافه می شود در این حال مقدار نظری نیتریت سدیم به محلول آبی اضافه می شود اگر آنیلین فقط در حضور یک مول اسید دی آزودار شود نتیجه آن یک ترکیب دی آزو آمینو(جفت شدن با N) خواهد بود: رابطه (2-5) آنیلین، 1-نفتیل آمین و 2-نفتیل آمین(ترکیبات استخلاف نشده) به سهولت به روش مستقیم دی آزوته می شوند و نمک های دی آزونیوم آنها در آب بسیار محلول است.

دی آزوتاسیون1 و یا2 نفتیل آمین نسبت به مشتقات بنزن در دماهای نسبتا بالاتر و معمولا10تا12 درجه سانتیگراد انجام می شود.

2-روش غیر مستقیم: در این روش ابتدا نیتریت سدیم به محلول آ‌بی 1-سدیم نفتیل آمین سولفونات افزوده می شود و سپس این مخلوط به یک مخلوط یخ و اسید رقیق که به شدت همزده می شود اضافه می گردد و برای مثال دی آزوتاسیون اسید سولفانیلیک: رابطه (2-6) 1-نفتیل آمین 4-سولفونیک اسید به روش مستقیم دی آزوته می شود و نفتیل آمینهای دی و تری سولفونیک اسیدها به سهولت در آب حل می شود و ممکن است به صورت مستقیم دی آزوته شوند.

3-روش سوسپانسیون: در این روش آمین را در اسید کلریدریک گرم حل کرده، سپس بسرعت سرد می شود تا سوسپانسیونی از آمین هیدروکلراید در آب بدست آید.

در دمای0تا5 درجه سانتیگراد نیتریت سدیم اضافه می شود، 2-دی کلرو آنیلین و پارانیتروآنیلین به این روش دی آزوته می شوند.

4-روش استفاده از اسید سولفوریک: در این روش نیتریت سدیم به اسید سولفوریک غلیظ اضافه می شود تا نیتروزیل سولفوریک اسید بدست آید.

محصول فوق به آمین آروماتیک نوع اول اضافه می شود.

این روش برای آمینهایی بکار می رود که خاصیت بازی ضعیفی دارند.

مثلا2و4 دی نیتروآنیلین، 2و4 دی نیترو 5-کلروآنیلین.

5-آمینوفنل ها آمینونفتل ها، 2-آمینو و4-آمینوفنل ها، 2:1، 1:2 و 1:4 آمینو نفتل ها به وسیله اسید نیترو (HNO2) به سهولت به کینونهای مربوطه اکسید می شوند سولفوریک اسیدهایی که از ترکیباتی چون 2:1 آمینوهیدروکسی مشتق می گیرند و بعنوان اجزا دی آزو در ساختن مواد رنگزای متال کمپلکس بکار می روند، اهمیت زیاد دارند و روشهای ویژه ای برای دی آزوتاسیون در حضور سولفات مس و بدون حضور اسید معدنی است.

یک مثال کلاسیک در این مورد، دی آزوتاسیون واسطه مهم 1-آمینو 2-نفتل 4-سولفوریک اسید است.

مثال: رابطه (2-7) 2-5جفت یا کوپله شدن آزو تقریبا تمام مواد رنگزای آزو از ترکیبات دی آزو و اجزا جفت یا کوپله شونده (COUPLING COMPONENTS) از طریق جفت شدن تولید می شوند.

] 5 [ واکنش های جفت شدن می بایست در محیطی انجام شود که در آن تعادلات دی آزو جز جفت شونده تا آنجاییکه امکان دارد و طرف تشکیل یون دی آزونیوم، آنیون فنلات دندات یا آمین آزاد بسته به اینکه جفت شدن با یک فنل(نفتل، غیره)، یک آنل(استواست آنالید، 3-متیل-1-فنیل-5-پیرازالون) با یک آمین آروماتیک انجام می گیرد، باشد.

این مطلب باعث می شود که برای هر واکنش بین اجزا دی آزو و جفت شونده یک محدوده PH جفت شونده اپتیمم وجود داشته باشد این موضوع توسط اسیدیته هایی که در واحدهای PH بیان شده اند) که مقادیر آنها به ترتیب با مقدار PH جفت شونده-یا ثابت دوباره تنظیم-دی آزو مطابقت دارد محدود می شوند.

این محدوده تقریبا بین4=PH و 9=PH برای آمین های آروماتیک به عنوان جز جفت شونـده بینPH=7 و PH=9 برای آنلها وPH=9 برای فنل هایPH=9 تا12 بـرای 5-دی آزوفنل به عنوان جز دی آزو قرار دارند.

به علاوه وابسته بودن سرعت جفت شدن به PH این مطلب که چرا می توان توسط PH محیط واکنش مکان واکنش را برای اجزا جفت شونده ای که حاصل گروههای آمینو و هیدروکسیل آروماتیک هستند تعیین کرد را نیز تشریح می کند.

برای آمینو نفتل ها مثلا 2-آمینو –8-نفتل –6-اسید سولفونیک اسید-(اسید گاما)، در محیط اسیدی، جفت شدن در مکان –1 صورت می گیرد یعنی در حلقه آروماتیکی که حاصل گروه آمینو است در صورتیکه در محیطهای قلیایی قوی-جفت شدن تقریبا تماما در حلقه ای که حاصل هیدروکسید است(یعنی مکان های-5 و –7) به وقوع می پیوندد.

در اکثر موارد بالا بردن درجه حرارت یک اثر مطلوب را باعث نمی شود زیرا در مقایسه با واکنشهای جفت شدن، واکنش های تجزیه(متلاشی شدن) دی آزو دارای انرژی فعالیت یا اکتیواسیون بیشتر و بنابراین شیب حرارتی (TEMPERATURE GRADIENT) بزرگتری هستند.

بدین صورت که سرعت واکنش جفت شدن برای هر10 سانتیگراد افزایش درجه حرارت با یک فاکتور0/2تا4/2 افزایش می یابد.

لیکن در همان شرایط این افزایش برای واکنش تجزیه دی آزو1/3تا3/5 است.

به علاوه در جفت شدنهایی که به دلائلی در PHهای بالایی انجام می شوند که مقدار زیادی از ترکیب دی آزو به صورت دی آزومات موجود است، افزایش درجه حرارت مطلوب نیست زیرا تنظیمات سیس ترانس ] 6 [ را تقریبا به طور غیر قابل برگشت به سمت ترکیب ترانس سوق می دهد.

در بعضی از جفت شدن های آزو، اضافه کردن نمک طعام قبل از عمل جفت شدن، درصد محلول بیشتری را به دست می دهد.