第一部分：古代天然染料

　　在合成染料出现之前（1856年之前），人类利用矿物、植物和动物来源的天然物质来给织物、食物等着色。

　　一、颜色来源及品种

　　颜色

　　天然来源

　　具体物质与备注

　　红色

　　植物：茜草（根茎）

　　提取出的茜素是重要的红色染料，可染出从粉红到深红的颜色。

　　动物：胭脂虫（雌性昆虫干体）

　　源自美洲，色彩非常鲜艳猩红，曾价比黄金，用于高档织物和食品（如樱桃糖浆）。

　　矿物：朱砂（硫化汞）

　　鲜红色，但有毒，多用于壁画、绘画，较少用于服装。

　　黄色

　　植物：栀子（果实）、姜黄（根茎）、槐花（花蕾）

　　栀子黄可直接染色，姜黄既是染料也是香料，色牢度较差。

　　矿物：石黄（氧化铁）

　　用于绘画和涂料。

　　蓝色

　　植物：蓼蓝、马蓝、木蓝（叶片）

　　这些植物含有靛苷，经发酵水解氧化后可沉淀出靛蓝，是全球最重要的蓝色染料。

　　紫色

　　动物：骨螺（地中海一种海螺的腺体）

　　著名的“泰尔紫”，产量极低，数千只骨螺才能染一件袍子，是罗马帝国皇权的象征。

　　绿色

　　套染：靛蓝+黄色染料（如槐花）

　　直接获得绿色的天然染料很少见，多通过蓝黄套染实现。

　　黑色

　　植物：五倍子（没食子蜂虫瘿）、橡树果壳

　　富含单宁酸，与铁盐（如绿矾）媒染可得到坚牢的黑色。

　　棕色

　　植物：核桃皮、茶叶

　　核桃皮是常见的棕色染料来源，直接煮水即可染色。

　　白色

　　矿物：铅白（碱式碳酸铅）

　　极强的遮盖力，但毒性巨大。或通过漂白（日晒、硫磺熏蒸）实现。

　　二、染色工艺的关键——媒染剂

　　天然染料大多不能直接牢固地附着在纤维上，需要借助媒染剂。媒染剂是金属盐，它在纤维和染料分子之间“架桥”，形成不溶于水的络合物，从而提高色牢度和丰富色彩。

　　明矾：最常用的媒染剂，能带来明亮、相对纯净的颜色。

　　绿矾（硫酸亚铁）：通常会使颜色变深、变暗，如将黄色染为橄榄绿，蓝色染为深灰蓝。

　　皂矾|胆矾（硫酸铜）：能带来偏绿或更坚牢的颜色。

　　第二部分：现代染料工业

　　1856年，英国人Perkin偶然合成了第一个合成染料苯胺紫，从此开启了现代染料工业。

　　一、现代染料的分类与组成

　　现代染料主要按化学结构和应用方法分类。

　　1.按化学结构分类（组成）：

　　偶氮染料：分子结构中含有偶氮基(-N=N-)。品种最多、应用最广的一类，涵盖所有颜色。

　　蒽醌染料：分子结构基于蒽醌。颜色鲜艳，耐光牢度优异。是仅次于偶氮的第二大类。

　　靛系染料：包括合成靛蓝和硫靛。主要用于牛仔布染色。

　　硫化染料：由芳香胺类或酚类化合物与硫或多硫化硫熔融制成。主要用于棉的深色染色（如黑色、藏青），价格便宜，但大多不耐氯漂。

　　菁染料|酞菁染料：产生非常鲜艳的蓝色和绿色，耐光性好。

　　活性染料：分子中含有能与纤维发生化学反应的活性基团。主要用于棉、麻、粘胶等纤维素纤维，色牢度非常好。

　　2.按应用方法分类（如何使用）：

　　这是选择染料时更实用的分类方式。

　　染料类型

　　主要染色对象

　　染色原理与特点

　　直接染料

　　棉、麻、粘胶、丝

　　染料分子对纤维素有直接亲和力，直接上染。工艺简单，但耐洗牢度差。

　　活性染料

　　棉、麻、粘胶、毛、丝

　　染料分子含有活性基团，与纤维形成共价键。湿处理牢度极佳，色彩鲜艳。

　　还原染料

　　棉、麻、粘胶

　　不溶于水，需在碱性液中还原成可溶性的隐色体上染纤维，再氧化恢复为不溶性染料。各项牢度最优异，但工艺复杂，成本高。（如靛蓝）

　　分散染料

　　涤纶、锦纶、醋酸纤维

　　染料水溶性极低，需分散成微小颗粒在高温高压或热熔条件下渗入疏水性合成纤维内部。

　　酸性染料

　　羊毛、丝绸、锦纶

　　在酸性或中性染浴中，染料与纤维上的氨基正离子结合。颜色鲜艳。

　　阳离子染料

　　腈纶

　　染料带正电，与腈纶纤维上的负电基团强力结合，色泽极浓艳，但易染花。

　　硫化染料

　　棉、麻、粘胶

　　需用硫化碱还原溶解后上染，氧化后固色。主要用于黑色、深蓝，价廉，但部分不耐氯漂。

　　第三部分：不同基材的染料选择原理

　　选择染料的核心原则是染料与基材的相容性和结合机制。

　　基材类型

　　化学特性

　　首选染料

　　选择原理

　　棉、麻

　　纤维素纤维，富含亲水羟基(-OH)，极性性强。

　　活性染料、还原染料、直接染料

　　活性染料能与-OH形成共价键，最牢固。还原染料性能最优。直接染料靠范德华力和氢键，牢度差但简单。

　　羊毛、丝绸

　　蛋白质纤维，既含氨基(-NH₂)又含羧基(-COOH)，是两性纤维。

　　酸性染料、活性染料

　　在酸性条件下，羊毛带正电(-NH₃⁺)，与酸性染料的负离子通过离子键结合。活性染料也可与氨基反应。

　　涤纶

　　合成纤维，聚酯，疏水性强，无活性基团，玻璃化温度高。

　　分散染料

　　染料非极性，结构简单，通过高温（130°C）提供能量，使纤维链段运动，“钻入”纤维内部，靠分子间力固着。

　　锦纶

　　聚酰胺纤维，类似蛋白质，有末端氨基。

　　酸性染料、分散染料

　　可利用酸性染料上染氨基，也可用分散染料靠分子间力上染。

　　腈纶

　　聚丙烯腈纤维，带负电的磺酸基或羧基。

　　阳离子染料

　　离子键结合，结合力极强，故色泽浓艳但不易染匀。

　　塑料

　　种类繁多（PP， PS， PC， ABS等），大多非极性、疏水。

　　颜料为主，少量分散染料

　　塑料染色多在造粒时加入颜料（不溶性有色物质）共混。对于少数极性塑料（如PS），可在成型时使用分散染料。

　　橡胶

　　高分子弹性体，非极性，交联结构。

　　颜料

　　与塑料类似，主要在混炼阶段将颜料（如氧化铁红、铬黄、炭黑）加入胶料中，硫化后颜色被固定。

　　金属

　　金属表面致密，无法渗透。

　　涂料（含颜料）

　　金属着色不是染色，是涂装。通过涂料（含颜料的成膜物质）覆盖在表面，或通过电镀（镀铬、镀钛）、阳极氧化（铝）形成有色氧化膜。

　　木材

　　多孔结构，含纤维素、木质素。

　　染料或颜料

　　染料可渗透进入木材内部，展现木纹（如红木色）。颜料则覆盖表面，遮盖木纹。选择与纤维结合机制类似的染料，如直接染料、活性染料。

　　食品

　　需无毒、可食用。

　　食用色素（天然/合成）

　　天然色素：如辣椒红、甜菜红、姜黄素、焦糖色。合成色素：经过严格安全性认证的特定合成染料，如柠檬黄、胭脂红。必须符合国家食品安全标准。

　　总结来说，染料的选择是一门精密的科学：

　　分析基材：是极性还是非极性？有无可反应的官能团（-OH，-NH₂）？

　　匹配机制：根据基材特性选择能通过离子键、共价键、氢键、范德华力或机械固着等方式结合的染料。

　　考虑性能：所需的色牢度（耐洗、耐光、耐摩擦）、成本和工艺可行性（是否需要高温高压？）。

　　遵守法规：特别是对于食品、玩具、化妆品等接触人体的产品，必须使用法规许可的安全品种。