关键概念
化学
染料
织物
介绍
你有没有想过构成你衣服的材料，以及为什么有些衣服看起来和感觉起来与其他衣服不同？你穿的衣服是由来自不同来源的纤维制成的。有些织物由天然纤维制成，另一些则由人造纤维或完全合成纤维制成。在这个活动中，你将探索使用活性染料对不同类型的纤维进行染色效果如何。你是不是很想找出哪种织物效果最好？
背景
从古埃及编织的木乃伊裹尸布，到维多利亚时代女士们穿的华丽舞会礼服，再到 20 世纪 70 年代流行的扎染衬衫，染色布料在人类文化中扮演着重要的角色。它的生产也随着时间而改变。早期的染料是用天然资源制成的，如植物、浆果、矿物和种子。布料和染料一样，也是用天然资源制成的——如棉、麻、羊毛或丝绸。棉和亚麻纤维都由纤维素构成，纤维素是植物细胞壁的主要成分。羊毛和丝绸是动物蛋白基纤维。
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后来，随着化学和制造业的进步，人们学会了制造其他纤维，包括涤纶、尼龙和人造丝，这些纤维被称为合成纤维。今天的染料也不同了——它们现在通常用人造化学物质制成。通过了解染料分子如何与不同类型的纤维反应，化学家可以设计出许多鲜艳且不易褪色的染料（这意味着它们不会褪色或脱色），并找出它们在哪种纤维类型上效果最好。
材料
• 三种不同类型的白色织物样品：例如亚麻、棉涤混纺、100% 涤纶、100% 棉、羊毛、人造丝、丝绸和尼龙。收集足够的量，以便每种类型至少制作一个 10 英寸 x 10 英寸的正方形。最好选择一种天然织物、一种合成织物和一种两者混合的织物。旧枕套、床单、抹布或旧衣服的碎片可以作为很好的来源——只需确保它们可以丢弃并且你知道织物类型。否则，可以从工艺品或布料商店购买小块。
• 尺子
• 剪刀
• 永久性记号笔
• 报纸或抹布
• 量杯，之后不能用于烹饪（如果不可用，制作一个可丢弃的塑料杯量具。为此，量出半杯水，倒入一次性杯子中，并用永久性记号笔标记水面顶部。倒出水，并用一杯水重复此操作。使用这个标记过的容器作为你的量杯。）
• 洗衣液
• 安全护目镜或防护眼镜
• 橡胶手套
• 干净的玻璃罐，至少 10 液盎司。之后不应用于食用食物或饮料
• 量匙和量勺。（之后不应用于烹饪。如果不可用，将一茶匙水倒入一次性塑料勺子中，并记录量。用量勺重复此操作。）
• 活性染料粉末，例如 Tulip 永久性织物染料或 Procion Pro MX 活性染料，通常在工艺品店或布料店有售。使用大胆的颜色，如红色、蓝色或绿色
• 盐
• 水
• 可密封塑料袋，一加仑大小
• 定时器或时钟
• 纯碱或 Arm & Hammer 超级洗涤苏打
• 可以舒适地容纳四杯水的塑料容器。（之后不应用于食物或饮料。）
• 可以被染色旧衣服
准备
• 从每种织物样品（例如亚麻、棉涤混纺和 100% 涤纶）中剪下至少一个 10 英寸 x 10 英寸的正方形。
• 使用永久性记号笔在每个正方形上标记其织物类型。由于永久性记号笔可能会渗过某些类型的织物，如果你不是在容易被染色的表面上工作，请在报纸或抹布上标记织物。
• 预洗织物正方形，方法是将它们放入装有洗衣液的普通洗衣机中。如果可能，用热水洗涤。让织物正方形风干。
• 在打开染料粉末包装之前，用报纸或抹布覆盖你要工作的区域，以免将其染色。你可能想在室外工作以避免染色任何东西。还要穿上你不介意被染色的旧衣服。
• 染料通常含有纯碱（碳酸钠），具有腐蚀性。在混合染料溶液、混合纯碱溶液以及染色后漂洗织物样品时，请佩戴护目镜和手套。
步骤
• 戴上手套和安全护目镜。
• 将两茶匙染料粉末、一汤匙盐和一杯温水放入玻璃罐中。充分混合。染料看起来怎么样？
• 用水润湿织物正方形，并将它们放入可密封的塑料袋中。小心地将染料溶液倒入袋中，然后加入半杯水。密封袋子，尽可能少地捕获空气。加入染料后，织物会发生什么变化？
• 让袋子静置 20 分钟。每隔几分钟，轻轻挤压袋子，以涂满所有织物样品。
• 在织物浸泡时，在塑料容器中将一汤匙纯碱（或 Arm & Hammer 超级洗涤苏打）与两杯温水混合。打散形成的任何硬块。
• 织物浸泡完成后，小心打开塑料袋，加入半杯纯碱溶液。重新密封袋子，尽可能少地捕获空气。
• 轻轻挤压袋子，混合纯碱、染料和织物。让袋子静置一小时，大约每 10 分钟轻轻挤压一次。
• 戴着手套，伸入袋子中取出织物样品，并将它们放在不会染色任何东西的表面上。小心地将袋子中的东西倒入水槽中（直接倒入排水口，以免染色水槽区域的任何部分）。
• 漂洗织物，直到水变清澈。当你完成处理漂洗过的织物和处理纯碱溶液后，你可以摘下护目镜和手套。像以前一样在洗衣机中清洗织物样品（但不要与其他衣服一起洗）。让样品风干。
• 一旦它们干燥，织物样品看起来怎么样？某些类型的织物是否比其他类型的织物染色更深？某些类型的织物是否根本没有吸收太多染料？
• 拓展： 在这项活动中，你测试了使用活性染料对不同织物样品进行染色的效果。但是还有许多其他类型的织物可以测试染色，它们可能会有不同的反应。其他类型的织物用活性染料染色效果如何？
• 拓展： 在合成染料被创造出来之前，人类使用天然染料。做一些背景调查，选择一种或多种天然染料在这项活动中尝试。你可能想使用相对安全的染料，例如姜黄或浆果。在使用这些染料时，也要像对待其他表面和材料一样小心，因为它们也很容易染色。某些天然染料是否比其他染料效果更好？这是否取决于所用织物的类型？ 观察和结果
粗糙的天然织物，如亚麻或 100% 棉，是否染色最深？合成织物，如涤纶或人造丝，是否仍然接近白色？天然纤维和合成纤维的混合织物是否被明显染色，但不如纯天然织物那么深？
棉和亚麻纤维都是由纤维素制成的天然纤维，纤维素是植物细胞壁中发现的一种化合物。活性染料与纤维素形成永久共价化学键，使这种染色过程成为相对永久性的过程。然而，涤纶是一种合成纤维，它不会以这种方式与活性染料反应，并且不能有效地使用它们进行染色。为了成功染色涤纶，必须使用不同类别的染料——特别是分散染料，并且在染色过程中必须施加大量的热量。在这项活动中，你可能看到合成纤维没有被有效染色，仍然接近白色，而天然纤维染色最深，混合纤维不如天然纤维那么深（取决于织物中天然纤维和合成纤维的百分比）。
清理
你可以安全地将多余的纯碱溶液倒入下水道，并用水冲洗。之后不要将量杯、量匙、塑料容器或玻璃罐用于烹饪或食物。小心冲洗，然后回收可密封的塑料袋。
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