넓은 뜻으로는 섬유 등 착색제의 총칭.
좁은 뜻으로는 물 · 기름에 녹아 단분자로 분산하여 섬유 등의 분자와 결합하여 착색하는 유색물질만을 가리키며, 물 · 기름에 녹지 않고 가루인 채로 물체 표면에 불투명한 유색막을 만드는 안료(顔料)와 구별한다. 물체에 따라서는 같은 유색물질(색소)이 염료로 사용되는 경우도 있고, 안료로 사용되는 경우도 있다.
염료 사용의 역사는 오래 되어, BC 2000년경에는 이미 쪽염색이 행하여 졌다. 1856년 W. H. Perkin이 최초의 합성염료인 모브 또는 모베인(Mauveine)의 합성에 성공하고, 이듬해 영국에서 공업화될 때까지는 주로 천연염료가 사용되었다. 천연염료는 대부분 견뢰도가 낮고 색조가 선명하지 않으며, 또한 복잡한 염색법의 필요 때문에 점차 합성염료로 대체되어 오늘날 천연염료는 공예품 등 특수한 용도에만 사용된다.
합성염료는 1866년 L.라이트후드에 의한 아닐린블랙의 공업적 제조법, 같은 해 C.그레베들에 의한 알리자린의 합성, 1878년 P.뵈티거에 의한 최초의 직접염료인 콩고레드의 합성, 1880년 A.바이어에 의한 인디고 합성, 1893년 H.R.바이달에 의한 황화염료의 제조, 1897년 R.E.슈미트에 의한 알리자린사피롤 B 등 안트라퀴논계 산성염료의 개발 등 19세기 후반에 시작되어 그 기초가 구축되었다. 그 사이 P.그리스에 의한 커플링 반응의 발견, O.N.비트의 발색단설, 바이어에 의한 인디고의 분자구조 결정 등 유기화학의 발달이 합성염료의 발전에 공헌하였다. 유기화학 특히 유기합성화학과 합성염료는 상부 상조하면서 발전해온 것으로, 오늘날 유기화학의 발달은 합성염료의 진보에 힘입었다. 20세기에 많은 배트염료가 독일에서 개발되어 1910년경 독일은 전세계 염료의 80%를 생산하였다.
염료의 합성기술은 화약류나 독가스의 제조기술에도 적용되었기 때문에, 제1차 세계 대전을 계기로 각국이 염료공업의 발전에 힘을 쏟아 여러 나라에 염료공업이 보급되었다. 1912년 불용성 아조염료인 나프톨 AS, 1915년 합금속 염료, 1930년 안트라퀴논계 아세테이트 염료 등이 개발 · 시판되었다. 제2차 세계대전 후 형광 백색염료 · 중성 금속함유염료 · 합성섬유용 염료 · 반응성 염료 등이 미국과 유럽 각국에서 제조되었다.
인류가 염료를 사용하기 시작한 것은 의복을 염색하기 전에 천연착색제(산화철,수산화물, 산화망간 등)로 인체에 칠하여 위엄을 나타내었던 것으로그 습관이 지금까지도 남아 있으며 , 구석기시대에의 벽화에서도 이러한 사실을 발견할 수 있다. 인류가 의류를 사용하기 시작 한 것은 신석기 시대로 광물성의 색소와 식물의 즙 등으로 착색한 것이 지금부터 약 7000~8000년 전으로 추정하고 있다. 그 후 인도지방에서 쪽폼(indigo plant)에서 디고우틴(indigotin:감청)을, 구약성서에서 붉은색소를, 지중해의 페니아 사람들은 조개(Murex)나, 달팽(Purple)이 껍질에서 tyrian purple이라는 자색의 색소를 얻었다고 한다. BC2600년경에 중국에서도 염료를 사용했다는 기록이 있다.
고대의 염색은 동,서양을 막론하고 주로 식물성 색소가 사용되었고, 한국에서도고구려나, 신라시대부터 불상의 조각과 채색에 식물성 색소가 이용되었으며, 붉은색은 알리자린, 황색은 아선약, 갈색은 도토리, 회색은 오배자, 자색은 자근 등을 사용하고, 매염제로는 명반 등을 사용하였다. 초목 및 조개류로부터 얻어진 천연색소는 그 종류도 작고 양도 한정되어 있어 합성염료가 요구 되었다.
최초의 합성염료는1856년 영국의 Perkin에 의하여 석탄 건류의 부산물인 콜타르성분으로부터 합성된 염기성 염료인 Mauve이다. 이후 수많은 염료가 발명되었으며 Color Index에는 현재까지 9,000종 이상의 염료가 등록되어 있지만 그 중에는Color Index에 등록된 후에 보다 우수한 성능을 갖는 염료가 개발 되어 생산이 중지된 염료도 많으며 현재 공업적으로 약 1,500~2,000가지 정도로 추정되고 있다.
공업화 한 염료 합성에 관한 연구는 독일, 스위스로 확대되어 독일에서는 Bayer(1862년), MLB(1862년, 현재의 Hoechst(Dystar), BASF(1865년), Cassler(1870년), Agfa(1873년)와 스위스에서는 Geigy(1863년), Ciba(1885년), Sandoz(1886년) 등이 각각 염료를 생산하게 되었다. 1856년 최초의 합성 염료인 염기성 염료 Mauve가 발표된 때로부터 꼭 100년 후인 1956년에 발표된 셀룰로오스 섬유용, 반응성 염료에 이르기 까지 여러가지 성능 및 용도를 갖는 염료가 개발되어 지금까지 다양하게 되어 지고 있다.
물질이 빛의 자극에 의해서 발광하는 현상.
물질의 반사색이나 투과색과는 다른 색조(色調)를 띠고 일반적으로 조사광(照射光)보다 파장이 길다. 예로 태양광선 아래 관찰되는 붉은색 잉크에서 볼 수 있는 초록색, 등유의 유청색(乳靑色) 등을 들 수 있으며 특히 자외선이 많이 들어 있는 광선을 사용하면 많은 물질들이 다소간의 형광성을 나타내게 된다. 형광등 같은 것은 관 내에서 발생하는 자외선의 자극으로 생기는 형광(가시광선)을 이용하는 것이다. 빛 이외에 X선 방사선, 음극선 등도 형광을 발생하게 하는 원인이 된다. 빛을 조사할 때 조사광을 제거해도 계속 발광하는 것을 인광이라 하며 조사광을 제거하면 바로 소멸해 버리는 것을 형광이라 하여 구별하는 경우가 많다. 인광은 흔히 고체에서 볼 수 있으나 형광은 액체나 기체에서 많이 나타난다. 인광은 일반적으로 온도가 낮아지면 밝기가 감소하나 형광은 밝기가 변하지 않고 오히려 증가하는 특징이 있다.
물질이 형광을 발생하는 물리적 과정은 빛에너지를 흡수한 형광물질이 그 일부를 다시 빛에너지로서 복사하는 현상으로 취급된다. 일반적으로 빛에너지는 파장이 짧을수록 크기 때문에 자극광보다 에너지가 적은 형광의 파장이 자극광의 파장보다 길다고 하는 스토크스의 법칙(Stokes' law)을 이 현상으로 설명할 수 있다. 형광의 스펙트럼을 형광스펙트럼이라 하는데 보통 기체에서는 휘선스펙트럼, 액체에서는 복잡한 띠[帶]스펙트럼, 그리고 고체에서는 좁은 범위의 연속스펙트럼이 된다. 이것은 분자 내에서의 빛에너지의 교환과정이 복잡하다는 것을 나타내고 있으며, 이들의 이론적인 뒷받침은 아직 충분히 이루어지지 못하고 있다.
[이용] 형광방전등이나 여러 가지 목적에 사용되는 형광도료가 있다. 형광표백제는 자외선에 의하여 청자색의 빛을 내는 형광도료로, 누렇게 된 섬유를 노랑의 보색인 청자색으로 희게 보이게 한다. 또 형광물질을 첨가하여 성형한 플라스틱판이 자동차의 후미등이나 교통표지등 등으로 널리 사용된다. 물질 자체나 그 화합물, 또는 유도체의 형광성을 이용하여 어떤 특정물질을 검출하는 형광분석도 형광을 이용한 것이며, 이 방법에 따르면 극히 미량의 물질도 검출할 수 있다. 그 밖에 형광물질의 용액을 물체 표면에 바른 다음 그것을 닦아내고 암실에서 자외선을 조사해 용액이 스며 들어간 상처를 찾아내는 방법, 형광현미경 제작 등 그 이용이 광범위하다.
염료 분자 내에 반응성인 활성기(活性基)를 가지며, 이것이 염색과정 중에 섬유와 반응하여 염료와 섬유 사이에 공유결합을 이룬다. 1956년 영국의 ICI사(社)가 프로시온 염료라는 상품명으로 처음으로 공업적으로 생산을 개시하였으며, 그 후 급속히 발달하여 현재는 셀룰로스 섬유용 외에 양모 · 나일론용 등 여러 종류가 생산되고 있다. 어느 것이나 염료색소를 발색을 위한 컨주게이션을 가지며, 이것에 섬유와의 반응기가 결합되어 있다.
발색 컨주게이션으로는 아조계 · 안트라퀴논계가 많고, 반응기로는 프로시온 염료처럼 모노클로르트라이아질기 또는 다이클로르트라이아질기를 가지거나, 레마졸 염료처럼 염색 중에 활성 비닐기를 생성하는 것이 중요한데, 또 산아지드기를 가지는 것도 있고, 수용성인 것이 많다. 화학결합을 하는 섬유 쪽의 반응기는 셀룰로스에서는 하이드록시기, 양모나 폴리아마이드에서는 유리(遊離) 아미노기나 카복실산아마이드기이다. 염색물은 색상이 선명하고 세탁에 견디며, 햇빛에도 강한 특징을 가졌다.
산성기를 가진 중간체에서 만들거나 색소를 발연황산 등으로 설폰화한다. 보통 색소산의 나트륨염으로 사용되며, 간혹 칼륨이나 암모늄염 등일 때도 있다. 일반적으로 염기성 염료에 비하여 견뢰도(堅牢度)가 높다. 대개 황산ㆍ폼산ㆍ아세트산 등의 산성욕(酸性浴)에서 염색을 하며, 일반적으로 염욕(染浴)의 수소이온농도가 높을수록 염착(染着)이 잘된다. 염착은 섬유의 아미노기와 염료의 음이온이 이온결합을 함으로써 이루어진다.
양모를 염색하는 데에 주로 사용되며, 견직물ㆍ나일론 등 아마이드계 섬유나 폴리아크릴로나이트릴계 합성섬유의 염색에도 사용되나, 무명 등 식물섬유에 대한 염착력은 매우 약하다. 이 밖에도 피혁ㆍ종이ㆍ셀룰로이드ㆍ레이크안료ㆍ잉크ㆍ식용색소ㆍ지시약 등에 사용된다.
안트라퀴논계 염료 [Anthraquinone dye] 안트라퀴논에서 유도되어 생기는 염료의 총칭. 견뢰도(堅牢度) ㆍ내광성(耐光性)이 뛰어나고 선명한 색조(色調)를 나타내는 우수한 염료이며, 인조 염료와 더불어 가장 중요한 합성염료이다. 염색되는 성질에 따라 다음으로 대별된다.
