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染料、颜料和油漆的生产至今仍归于化工部门,合成染料、颜料及合成油漆也都源于对天然产物的加工和科学实验的发现。化妆品、香料则属于精细化工,炭黑与墨、皮革加工也与化工生产密切相关。这些生产人们生活资料的轻化工部门古代早已有之,只是规模较少,似乎在整个社会经济中,分量不够重,但又是不可缺少。到了近代,它们的发展变化尤为显著,近代有机合成工业就是从染料合成开始的。日用化工与化学发展密不可分,内容丰富精彩。
染料
古代的着色材料大致可分成两类:一类是一般能溶于水的有色物质,主要用于染丝、毛、棉等纺织材料的,称为染料;另一类是一般不溶于水,是靠和着油或胶等物质而涂布在材料上的,称为颜料。染料多数为植物染料,少数也有采用某些动物分泌物作染料。中国作为文明古囯,使用染料历史悠久,并取得了众多成就。
应用植物染料使织物着色,古人称为“草染”,由来已久。《尚书·益稷》有“以五采彰施于五色,作服”之说。《夏小正》有“五月,启灌蓼蓝”的记载。说明使用植物染料染色当在周代之前。《周礼·天官·染人》:“春暴练,夏熏玄,秋染夏,冬献功。掌凡染事。”周代则专门设职掌管染色表明它已成为一个生产部门。《诗经》、《论语》和先秦诸子中都有关于染色的记载。秦汉以后,随着本草学在实践摸索中充实发展,植物染料的生产和应用也在不断壮大。到了明清之际,民间用于染色的植物已扩大到几十种。
1.红色染料
(1)红花,又名“红蓝花”,系菊科植物。内含两种色素:红色素(又名红花素)和黄色素。红花素属弱碱性物质,易溶于碱性溶液,在中性或弱酸性溶液内会产生鲜红色沉淀,因此它是古代染红的主要植物染料。在汉代就有以种植红花为业的人。《齐民要术·种红蓝花栀子》中记载了当时流行于民间的泡制红花染料的“杀花法”。这种制法是利用红花素在中性和弱酸性(“以粟饭浆清而醋者淘之”)溶液中生成沉淀而提取它,制成红花饼。后来《天工开物·彰施》中有更清晰的介绍:“带露摘红花,捣熟,以水淘,布袋绞去黄汁。又捣,以酸粟或米泔清又淘,又绞帒去汁。以青蒿覆一宿,捏成薄饼,阴干收贮。”红花素经过青蒿处理,有利于防止存储中的霉变。宋应星在记述染大红色技术时还指出,以“乌梅水”作发色剂,发色效果比《齐民要术》中记载的“粟饭浆”要好。要使已染红的帛退色并收回红花素,可用碱水溶出。
(2)茜草,古名“蒨草”、“茹虑”等,是使用最早的红色植物染料。茜草中的主要色素是茜素(C14H8O4,红色)和茜紫素(C14H8O5)。茜素染色需加助染剂,否则只能染得浅黄色。常见的助染剂有含钙铝配合物的明矾和含铝盐的椿木灰。《诗经·郑风》中有“茹虑在阪”、“缟衣茹虑”等,表明茜草已用于织物染色。《诗经》中还有多处说到茜草和茜草染色的服饰。茜草和明矾对纤维的亲和力低,要染成较深的红色,必须复染数次。《尔雅·释器》中说:“一染谓之縓,再染谓之赪,三染谓之纁。”表明在周代人们已采用反复多次的浸染技艺。
(3)苏木,又名“苏枋”,也是古代的红色染料。从西晋起,人们已使用苏枋染色。苏枋内含隐色素,能在空气中氧化成苏木红素,其呈色的化学成分为C16H12O5。苏枋的色素易溶于热水,必须通过助染剂才能使纤维染色。其染得的色彩取决于助染剂,铬助染剂得绛红色至紫色,铝助染剂得橙红色,铜助染剂得红棕色,铁助染剂得褐色,锡助染剂得浅红色至深红色。明代刘基的《多能鄙事》和宋应星的《天工开物》都对苏木染色有所记述。
2.黄色染料
黄色的染料有黄栌、栀子、黄檗、槐花、姜黄等。
(1)黄栌,又名栌木,唐代陈藏器《本草拾遗》中就指出其木浸水可染黄色。明代《天工开物·彰施》进一步说:“芦木煎水染,复用麻稿灰淋,碱水漂”,即成金黄色。
(2)栀子,茜草科,是常绿灌木,开白花。其子用冷水浸泡后,经过煮沸,即成黄色染液。染色的主要成分为藏红花酸。可直接将织物染成鲜艳的黄色;也可用铬助染剂得灰黄色;用铜助染剂得嫩黄色;铁助染剂得暗黄色。《史记·货殖列传》云:“千亩栀茜,此其人皆与千户侯等”可见这两种染料的当时身价。长沙马王堆一号汉墓出土的纺织品中,其中金黄色的绣线和土黄色织物就是由栀子染料染成的。
(3)黄檗,又名黄柏、檗木,是一种芸香科落叶乔木,其树干和皮中的小柏碱呈黄色。东汉《周易参同契》中说:“若檗染为黄兮,似蓝成绿组。”黄檗经煎煮后,可直接染丝帛和纸,还可防蛀。古人祟尚黄色,喜用黄纸。《天工开物·彰施》中进而指出:“鹅黄色,黄檗煎水染,靛水盖上。”
(4)槐花,俗称“槐黄”,是染色性能较好的一种植物染料。它属于助染性染料,用锡助染剂得艳黄色;用铝助染剂得草黄色;用铬助染剂得灰绿色。对此,《天工开物》、《本草纲目》都有记载。姜黄根茎内含黄色素。若将其根茎浸泡、煮沸后所得之液,在不同的金属助染剂作用下,可染得多种黄彩。《本草纲目》对此有所论述。
3.蓝色染料
蓝色染料中,最著名的是蓝草,同时也是应用最早的植物染料之一。在《夏小正》中已有蓝草的记载。《诗经·小雅·采绿》有:“终朝采蓝,不盈一襜。”郑玄注曰:“蓝,染草也。”即蓝草。它含有靛苷,经水浸渍以后可以染织物,再经空气氧化,就变成蓝色的靛蓝。周代以前,人们主要采用鲜蓝草直接浸渍染色,而蓝草叶成熟在夏秋之际,在此前不宜采割蓝草。所以,《礼记·月令》中有“仲夏令民勿刈蓝以染”的规定。到了春秋战囯时期,人们改用釆割蓝草后将其发酵制成泥状靛蓝。这样,一年四季都可以进行染色了。《齐民要术·种蓝》中记载了当时的造蓝法,随后指出染色时,先将靛泥溶入石灰水配成染液,经发酵使靛蓝还原为靛白。染色后,空气的氧化作用又使其变成鲜明的蓝色。这一染色技艺与现代合成靛蓝的染色机理基本一致。《天工开物·彰施》中对蓝草种植、造靛、染色工艺作了全面阐述和总结,还指出:“凡蓝五种(即蓼蓝、苋蓝、茶蓝、马蓝、吴蓝)皆可为淀。”“凡靛入缸,必用稻灰水先和,每日手执竹棍搅动,不可计数,其最佳者曰标缸。”说明宋应星很关注染液发酵的碱性环境。
4.紫色染料
紫草是多年生的草本植物,其根茎中含有乙酰紫草宁(C18H18O6),在椿木灰、明矾等助染剂作用下可将纤维变成紫红色。《尔雅·释草》中记载这一发现。《本草纲目·紫草》明确说:“此草花紫根紫,可以染紫,故名。”其实在宋代用紫草染紫已很普遍。
5.黑色染料
棓子、栗壳、莲子壳、桦果等都是含鞣质较多的物质,它们与绿矾合用,再经空气氧化,即成黑色,所以都是常用的黑色植物染料。
宋应星《天工开物》对上述染料都有较详细的介绍(见表10-2,表10-3),同时也阐明了古代常用的助染剂:绿矾、明矾、乌梅、碱等,明矾溶于水呈酸性,乌梅在水中也呈酸性,椿木灰、稻灰水皆呈弱碱性溶液。
自从社会出现生产分工后,那些善长加工颜料、染料的人群逐渐成为工匠。在《周礼·天官冢宰》中就有“染人”之职。在秦代,设有“染色司”,自汉至隋,各朝均有“司染署”。唐、宋设有染院,明、清则有“蓝靛所”。不同等级的官服着什么色,各种礼仪使用什么样的颜色装饰,都是很讲究的。见图10-16,图10-17。
选自《中国化工通史》