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技术文章
矿物颜料讲解
上海矽诺国际贸易有限公司2020-08-18点击10008次
我们都知道人类最早用来给纺织品着色的是矿物颜料。在中国已发现的最早利用天然色彩的例子可追溯到旧石器时代晚期。如:山顶洞文化遗址中发现的用赤铁矿粉涂成红色的石珠、鱼骨、兽牙等装饰品,再如在仰韶文化彩陶图腾纹样上利用天然色彩涂染的技术等等。这些例子虽然不是于纺织品之上,但从它们涂彩技巧的提高和色谱的扩展,显示了纺织品染色技术的孕育和萌发过程。在中国,人们最早用于着色的颜料或染料是矿石和炭黑,因为它们是直观的有色物质,不须经过复杂的处理就可使用。使人感兴趣的是,人类最早利用的矿石,几乎都是红色,这在中国也不例外。中国考古发掘中发现最早的着色颜料除了赤铁矿外,
还有朱砂。在青海乐都柳湾原始社会墓地(属新石器时代中期和晚期)发现的朱砂,证明在四、五千年前,我们的祖先已经挖取辰砂矿了。辰砂的主要成分是硫化汞,色泽鲜艳稳定,人们后来不仅用于服装的染色,绘画的颜料,还作为药物和炼丹的原料。1974年在陕西宝鸡茹家庄西周渔伯墓淤泥中发现的辫子股刺绣残痕中,有红、黄、褐、棕四种颜色,其中红、黄色分别为朱砂、石黄加粘合剂涂染所致。值得一提的是,中国的祖先们为了使矿物颜料有较好的附着力、覆盖力、着色力,此时已掌握了一套将矿石粉碎、研磨的技术。有关专家通过对北京平谷刘家河商代(公元前17世纪初~约公元前11世纪)墓葬中的朱砂粒子进
行过分析,我们的祖先仅用石臼、石杵等工具,已能将朱砂粒子研磨到3~10lam大小。这些技术的普遍使用和成熟,为后人广泛利用矿物颜料作为纺织品的染色材料打下了基础。
随着化学工业的发展,合成染料逐渐出现,由于其丰富的色泽和较好的染色牢度,很快得到广泛应用。然而后来人们发现使用合成染料排出的废水对环境污染严重,而且一些染料中间体是有毒的、致癌的;随着环保的呼声增高,人们开始寻找对环境较有利的染色途径,人们再次将目光投入到容易获得和价格比较低廉的有色矿物中,而且矿石颜料的抗氧化,持久性让矿物颜料广泛应用于纺织品染色、涂料、油墨、塑料、橡胶、纸张、陶瓷、玻璃及美术用品等方面行业。
矿物质颜色的原材料多为天然晶体矿石,具有特殊光泽,色相美丽。其在自然界中经数万年或更长时间演化形成,特点是色性稳定、覆盖力强、不易变色[2J。在中国的商周时期(约公元前17世纪~11世纪),我们的祖先已利用多种矿物颜料给服装染色了,并把这样染色的方法称为“石染”(植物染料染色被称为“草木染”)。最早用来染色的矿物颜料有:赤铁矿、朱砂、石黄、空青、蓝铜矿、粉锡(又名铅白)、蜃灰、白云母、炭黑、金银等。
1.赤铁矿。又名赭石,主要成分是三氧化二铁(Fe203),呈暗红色,在自然中分布很广,被利用的历史最早。如:在江苏邳县大墩子新石器时期遗址中,就出土了表面有研磨痕迹的赭石。赭石研磨成粉末后,颗粒稍粗的类似水粉色,覆盖力强。
2.朱砂。中国利用朱砂(HgS)的历史久远,前面说过,原始社会墓葬中就发现过朱砂。由于织物的保存问题,目前商周时期的染色的织物未见实物。但从多种玉、铜器遗留的织物痕迹上,均可发现使用过朱砂颜料。朱砂用于染色,并不局限于涂染,也有用于浸染丝线而后织锦,或用于织物上绘画形成图案纹样。从历代典籍的记载中也可看出,朱砂频繁地出现在褒辞之中。用朱砂涂染的物品,也一直被认为是珍品。中国古代匠人们在朱砂的制造和提纯方面,也取得了许多的经验。在制作朱砂的过程中,会出现多种颜色,上层发黄,下层发暗,中间的朱红色彩最好,而许多出土的朱砂恰恰为朱红。在后来,人们还将表面光滑如镜
的上好朱砂,称为镜面砂。东汉以后,随着炼丹术的发展,人们对无机化学反应的认识提高到了一个新的水平,开始人工合成硫化汞,古时称人造的硫化汞为银朱或紫粉霜,用以与天然朱砂区别。它主要用硫磺和水银,在特制的容器里进行升华反应取得。朱砂色粉颗粒愈细色愈鲜,愈粗色愈深,朱砂色应用广泛,渲染花卉,纹饰等常用之。
3.石黄。石黄是被利用较早的另一种矿物颜料。石黄分雌黄和雄黄(As2S3和As2S)。石黄的黄色为红光黄,色相丰满纯正,光泽度好,深受人们的喜爱。
4.空青。空青亦称为石绿,是一种结构疏松的碱性碳酸铜[CuC03"Cu(OH)2],呈绿色,即是铜器表面生成的铜绿。研制石绿色粉的原料为一种色相呈绿、蓝色相问的铜矿,因外观呈不规则的同心圆纹理状,较像孔雀的彩羽,故俗称孔雀石。空青耐大气作用性能好,并且有鲜艳活泼的翡翠绿色。
5.石青。研制石青(曾青)色粉的原料主要有两种:青金石与蓝铜矿,这两种矿石虽均可研制石青,但却是两种化学性能相异、材质不同的矿石。青金石,化学分子式为(Na,Ca)8(A1Si04)6(S04,C1,s)2英文名称为Lapia.Lazuli,属方钠石族,其硬度比石绿矿、朱砂矿硬,为5。蓝铜矿,化学分子式为Cu3(C03)2(OH)2,含铜量55.3%,英文名为Azurite,为盐基性碳酸铜,是次生氧化矿物。蓝铜矿的晶体多为半透明或不透明状,色相瑰丽,与孔雀石相似,硬度为卜1.5t21。可作蓝色矿物颜料。
6.粉锡。粉锡,即铅白,碱性碳酸铅,在中国俗称“胡粉”。因为在使用时需调匀成浆糊状,故名“胡粉”。中国利用铅的历史很悠久,青铜器中就有铅铜合金。在商周甚至更早的墓葬中就出土过铅的器具。这种较早出现的用化学方式生产的白色颜料(染料),在后来历代的彩绘服饰和绘画中普遍应用,也是现代涂料工业中主要的原料之一。
7.蜃灰。蜃灰也是传统的白色颜料,既用于织物,也用于祭祀礼器。在涂绘或绘画中用作底色或勾边,使纹样绚丽突出,因而其地位十分重要。
8.白云母。白云母亦称绢云母,是一种白色薄片的矿物颜料,内含有硅酸钾铝[KAl·(A1Si30lo)(OH)21,因富有绢丝光泽而得名。绢云母研磨成极细的颗粒石,有良好的附着性和渗透性,是具有良好覆盖性能的白色染料。白云母研磨成细粉后有珍珠般的光泽,也能分剥成有弹性的透明薄片,因其相当高的电绝缘性和耐热性等,常用于电器工业。白云母运用于绘画在古代十分盛行,如在唐代的敦煌莫高窟壁画上就可发现白云母粉颜料。在长沙马王堆一号汉墓中出土的“印花敷彩纱”上,光泽晶莹的白色花纹,就是用白色云母绘制的。
9.炭黑。炭黑是人类最早用于着色的颜料之一,它包括结晶形碳的石墨和松而极细的无定形粉末状松烟。从马王堆一号汉墓出土“印花敷彩纱”上所见,表明炭黑在西汉已是服饰染绘的黑色染料。到了唐代,制炭黑原料又有了增加,动植物油也作为造炭黑的原料。炭黑所制成的墨,是中国的古代文房四宝之一,也是绘画的重要黑色颜料,其覆盖性能好,色光和牢度良好。
10.金、银色涂料。中国的祖先们曾利用金银箔或其碎屑,加上粘合剂,制成金泥等涂料,用于印花工艺及绘画。作为纺织品的装饰金、银色涂料,可用于描绘、印染等工艺。在西汉时期,金银色涂料的印花工艺已经成熟。唐代妇女的衣裙服饰,应用金银涂料也极为广泛。宋代初期,金银色涂料依然流行。金元时期,金银色涂料在服饰上应用极盛,在出土的纺织品中,应用金色涂料的印花织物也很多。明代金银涂料继续使用,使涂料印花工艺更为完美。金银色涂料在后代纺织品中使用广泛。
虽然矿物颜料品种繁多,但是很多矿物颜料含有对人体有害的重金属,不适用于纺织品的染色,而赤铁矿制成的氧化铁颜料不仅有很悠久的使用历史,而且颜色比较鲜艳,对人体无害甚至是有利于健康。氧化铁颜料主要指铁红、铁黄、铁黑和铁棕,另外还有铁桔黄和透明氧化铁,是品种多样的化工原料。由于其颜色多、色谱广、成本低、稳定性好、无毒性等特点,广泛用于混凝土建筑材料、涂料、橡胶、塑料、造纸、油墨、美术颜料、化妆品、工业化学品、磁性记录材料等工业中。在世界范围内,氧化铁颜料的产销量,仅次于钛白粉,是第二个量大面广的无机颜料【3J。
矿物颜料在国画和涂料中应用较广,但是在纺织品的应用上比较少,颜料与纤维的亲和力比较弱,所以就需要对颜料进行处理。随着科技的发展,人们对颜料的要求逐渐变高。颜料的细化使颜料的性能得到提升,所以研磨技术得到相应的发展,随之而来的细化后容易絮凝又是需要解决的问题,这也就使得分散剂的应用得到延伸。