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Avertissement : 
Précis de chimie pigmentaire : de nombreux termes propres à la chimie (plusieurs définitions en sont données entre parenthèse et en écriture penchée, comme ceci) sont utilisés, je vous prie donc de bien vouloir en excuser son aspect assez peu attrayant, mais ils sont néanmoins très importants pour l'artiste professionnel soucieux de la qualité de son travail... et du respect de sa clientèle.

Une préparation de peinture est essentiellement composée d'un liant, d'un ou de plusieurs pigments et d'un solvant. Le liant, en général un polymère ou une huile non saturée ou siccative, forme un enduit adhérent. Cette huile est un ester (corps résultant de l'action d'un acide sur un alcool avec élimination d'eau) issu de la réaction d'un acide carboxylique à chaîne longue, comme l'acide linoléique, avec un alcool lourd, comme la glycérine. Le pigment est dilué dans le liant et confère à la pâte sa couleur. Le solvant, ou diluant, s'évapore au contact de l'air. Un mastic, contenant des composés pulvérulents comme le kaolin ou la barytine, augmente la cohésion et l'adhérence de la pellicule sèche de peinture.

Nous allons considérer à présent les aspects purement scientifiques des liants et des pigments. 

Les liants

Que dire, sur le plan scientifique, de la structure moléculaire d'une huile siccative type, l'huile de lin ? Si cette substance est exposée à l'oxygène de l'air, les extrémités non saturées de la chaîne hydrocarbonée, aux endroits de la double liaison C9C, sont attaquées et un oxyde se forme, conduisant ainsi à une macromolécule résistante et insoluble : L'huile siccative est donc un monomère qui se transforme en polymère une fois appliquée.

Si le liant est un polymère (*) synthétique, il est dispersé dans un solvant approprié afin que, lors du séchage, les macromolécules s'associent. La solidification est améliorée par un catalyseur de polymérisation appelé siccatif. Les polymères synthétiques les plus communs comprennent : les résines alkydes (polyesters d'alcool polyhydroxylés, tel que le glycérol, avec un acide polybasique (tel que l'acide phtalique), la nitrocellulose, dans laquelle la cellulose est dépolymérisée ; les résines phénoliques, acryliques, époxy et les polyuréthannes. 

*) Un polymère est une molécule issue de la polimérisation, c'est à dire de l'union de plusieurs molécules pour former une grosse molécule. 

Les pigments

Les pigments sont des molécules particulières capables d'absorber une partie du spectre de la lumière mais aussi de réémettre une partie du spectre qui correspondra à la couleur perçue par notre oeil. Ce sont donc des substances (*) naturelles colorées qui ont suscité la curiosité et l’intérêt des hommes. Le simple fait qu’elles soient visibles a stimulé leur étude tout en facilitant les techniques de recherche. 

*) Une substance est un pigment si elle absorbe la lumière visible ; de cette définition ressort la grande hétérogénéité de ce groupe. 

Il existe une multitude de pigments, ce sont les principaux que je présente à présent par de brefs résumés pour les définir. 

Les caroténoïdes

Le terme caroténoïde s’appliquait à l’origine au pigment de la carotte. On désigne à présent sous ce nom une famille de pigments poly-isopréniques (sortes de carbures liquides) dont la coloration varie du jaune au rouge ; leur chromophore (Follicule coloré garnissant le corps des céphalopodes (classe des mollusques), ce mot en grec signifie: couleur et qui porte) contient de nombreuses liaisons éthyléniques (*) conjuguées. 

*) éthylénique: terme qui qualifie la double liaison carbone-carbone existant dans l'éthylène et dans de nombreux hydrocarbures.

La plupart des caroténoïdes peuvent être rattachés à la structure du lycopène (carbure polyéthylénique, responsable de la couleur rouge de la tomate). En effet, par des modifications de proche en proche telles que cyclisations, réductions, migrations de liaisons, oxydations, on peut prévoir à partir du lycopène la formule des principaux caroténoïdes naturels.

Ces pigments sont solubles dans les lipides (graisses), d’où le terme "lipochromes" qui leur est parfois attribué. Ces pigments peuvent être combinés avec des acides gras (esters de xanthophylles), des protéines (chromoprotéines) et des sucres (crocine, par exemple) ; dans les deux derniers cas, ils deviennent hydrosolubles. 

Les techniques chromatographiques sont nécessaires pour leur isolement à l’état pur. Des fractionnements préalables sont possibles en utilisant les différences de solubilité entre une phase supérieure éthéropétrolique (épiphase) et une phase inférieure contenant 90% de méthanol et 10% d’eau (hypophase).

Chez les végétaux, carotènes et xanthophylles accompagnent la chlorophylle dans les chloroplastes ; la molécule chlorophyllienne renferme du phytol, alcool à 20 atomes de carbone (C 20) ayant d’étroits rapports avec les carotènes. 


Les chlorophylles

Outre leur rôle dans la photosynthèse, intermédiaires dans le transfert de l’énergie lumineuse par la chlorophylle dans les chloroplastes et intervenant dans les phénomènes d’oxydoréduction, les chorophyles sont responsables de la coloration jaune des organes végétaux, concurremment avec les flavonoïdes (du latin flavus, jaune, et purpurin). 

Ainsi, le carotène est particulièrement abondant dans la racine de carotte, le lycopène dans la tomate, le poivron, la crocétine dans le safran, etc. Par ailleurs, le phénomène de la dormance et celui de la chute des feuilles sont liés à la production de l’acide abscissique ; la structure de cette substance est apparentée à celle de l’acide farnésique, mais elle peut provenir de l’oxydation des pigments caroténoïdes des feuilles (néoxanthine, par exemple). 

Les quinones

Les quinones sont des composés benzéniques dans lequel deux atomes d’hydrogène du noyau sont remplacés par deux atomes d’oxygène. Ce sont des pigments jaunes à rouges-violets que l’on rencontre dans les règnes animal et végétal ; leur existence est cependant souvent masquée par d’autres pigments, ou bien encore par leur situation à l’intérieur des organismes. 

Les quinones sont classées, selon le nombre de noyaux aromatiques (*), en benzoquinones, naphtoquinones, anthraquinones et phénanthraquinones. Ces substances sont souvent très réactives ; elles peuvent colorer la peau par suite de combinaisons avec les groupes amines (NH2) libres des protéines ; certaines, en particulier les hydroxyquinones, sont utilisées comme teintures pour fibres textiles (formation de laques).

*) Aromatique: en chimie, ce terme ne signifie pas «qui dégage un parfum agréable» mais désigne une série aromatique, c’est à dire un ensemble des composés cycliques formés à partir du benzène (dont le noyau est figuré par un φ) et de ses dérivés. 

On désigne sous le terme de flavonoïdes (flavus, jaune) plusieurs groupes de substances telles que les flavonols, les flavanones, les anthocyanidols, pouvant être rattachées par leur structure à la flavone ou phényl-2 chromone. 

La couleur apparente peut être modifiée par d’autres pigments, flavonoïdes ou non, tels que les chlorophylles et les caroténoïdes ; des colorations noires sont ainsi observées à partir d’anthocyanines bleues (copigmentation) ; la chélation des métaux (opération par laquelle se crée une molécule intégrant un élément métallique dans une structure en anneau) et les variations de pH (degré d’acidité) sont d'autres facteurs pouvant faire varier la couleur due à des flavonoïdes. 

Par exemple, les anthocyanidines changent de couleur suivant le pH ; la cyanidine est bleue en solution alcaline, violette en solution neutre, rouge en solution acide. Enfin, on connaît des formes incolores d’anthocyanine (pseudo-bases). 

La première substance flavonoïde (*) obtenue à l’état pur est le morin, isolé par E.Chevreul en 1814 de Morus tinctoria (les qualités tinctoriales de nombreux végétaux contenant des flavonoïdes ont été utilisées pendant longtemps). 

On a observé dans les ailes des papillons une accumulation de flavones et de leurs glycosides (pigments provenant de la nourriture de la chenille). Des hydroxylations ultérieures et des méthylations des pigments flavonoïdes peuvent conduire à des structures très substituées, comme la digitricine de la digitale pourpre.

*) Flavonoïde: Le rôle biologique des flavonoïdes est mal connu. En raison de leur structure polyphénolique, on pense qu'ils pourraient intervenir dans les chaînes d'oxydoréduction, et par là exercer une influence sur la respiration, la croissance et la germination.

Les Pigments azotés

Les ptérines

Les ptérines sont des pigments azotés dont la structure de base est celle d’un tétra-azanaphtalène. Les ptérines naturelles possèdent toutes un groupe aminé en position 2 et un hydroxyle en 4 (nomenclature anglaise).

Leurs colorations sont variées, allant du blanc au jaune et au rouge. Un grand nombre a été isolé des ailes de Lépidoptères (d’où leur nom). La première ptérine isolée et identifiée a été la leucoptérine (papillon Gonepteryx rhamni) ; des ailes de Pieris, on a isolé la xanthoptérine, l’érythroptérine, etc. On considère ces pigments comme des "produits d’excrétion utilisés à des fins décoratives", c’est-à-dire qu’ils n’ont plus de rôle biologique et sont éliminés de l’organisme par stockage dans les ailes, où ils servent à la protection (homochromie(*)) et à la signalisation vis-à-vis d’amis ou d’ennemis. 

*) Homochromie : Caractère des espèces vivantes dont la couleur, analogue à celle du milieu, leur permet de se camoufler. 

Les mélanines

Le nom de mélanines (du grec melas, melanos, noir) est généralement utilisé bien qu’il couvre une famille de pigments très divers, à la fois par leur origine, leur structure, et parfois leur couleur. Les mélanines sont représentées dans les deux règnes. Ce sont des polymères (*) dont la couleur varie du jaune au brun et au noir ; certaines sont rouges. Elles sont insolubles dans les acides. Leur étude est compliquée, d’abord par le fait qu’il s’agit de polymères, mais aussi parce que leur extraction est difficile ; elles sont souvent combinées à des protéines. L’étude des mélanines a commencé par une longue période de "frustration" et se poursuit actuellement par une période "d’incertitude".

*) Polymère : ce terme, en chimie, se dit d’un composé provenant de la polymérisation des molécules d’un même composé, appelé monomère. Les monomères sont constitués de molécules simples susceptibles de former un ou des polymères (par exemple l’acétylène C2H2 est un monomère du benzène C6H6). 
La polymérisation consiste en la réaction chimique consistant en l’union de molécules d’un même composé (monomères) en une seule molécule plus grosse, appelée macromolécule. Ainsi, la polymérisation proprement dite donne une macromolécule contenant un nombre entier de fois les monomères. La polycondensation fournit, en plus des macromolécules, des produits d’élimination. La polyaddition s’effectue par additions successives d’une même molécule à une molécule initiatrice. La copolymérisation est une polymérisation effectuée à partir de plusieurs monomères distincts. 

On classe les mélanines en : phæomélanines (jaune à brun clair), eumélanines (brun à noir) et allomélanines (divers). 

Alors que les phæomélanines et eumélanines sont trouvées dans le règne animal, les allomélanines sont des pigments des végétaux, champignons et bactéries. 

Les pigments des cheveux, des plumes et de l’encre des Céphalopodes (mollusques) (sépiomélanines) sont des eumélanines ; ils peuvent en outre (dans les plumes) participer à des phénomènes de diffraction de la lumière donnant ainsi des couleurs irisées. 

Les pigments de cheveux humains roux et des poils de renards rouges sont des phæomélanines. Les phæomélanines et châssis peuvent coexister ou s’ajouter à d’autres pigments et l’on obtient ainsi une grande variété de pigmentations (dans les plumes par exemple). Parmi les allomélanines, citons la sclérotine des cuticules d’Insectes, et le pigment noir d’Aspergillus niger (Genre de champignons ascomycètes, moisissure qui se développe sur les substances en décomposition).

Chez les Insectes, l’apparition des pigmentations dues aux mélanines est très sensible aux conditions de l’environnement, comme la température, l’humidité et la teneur en gaz carbonique. 

Les ommochromes

L'origine métabolique des pigments est très variable. Certains, issus du catabolisme des aminoacides (mélanines, ommochromes) ou des acides nucléiques (ptérines, purines) sont synthétisés par les animaux eux-mêmes et, fréquemment, à l'intérieur même des cellules pigmentées. Les ommochromes (du grec œil et couleur) sont, à l’origine, des pigments d’yeux d’Insectes ommatidies. Mais, depuis leur découverte en 1937, on les a isolés dans de nombreux tissus et sécrétions d’Arthropodes, où ils peuvent être liés à des protéines. Ils forment une famille de pigments jaune à rouge-violet, solubles dans les acides, ce qui les différencie des mélanines. 

On connaît actuellement trois groupes domaine : les ommatines, les ommines et les ommidines. Les ommatines sont représentées par trois pigments : un rouge, la rhodommatine ; un jaune, la xanthommatine et un brun-rouge, l’ommatine. 


Les pigments tétrapyrroliques

Structures: On rassemble dans la famille des pigments tétrapyrroliques les pigments porphyriniques tels que la chlorophylle, l’hémoglobine et les bilines ou pigments biliaires. Les porphyrines, les bilines mises à part, sont des dérivés tétrapyrroliques cycliques, dont la formule peut être rapportée à celle de la porphine. 

La structure des diverses porphyrines dérive de celle de la porphine par remplacement des hydrogènes aux sommets par différents groupes fonctionnels. Les porphyrines se combinent facilement avec un atome de métal, qui se trouve lié par des valences coordinatives à deux des quatre azotes porphyriniques.

Les pigments biliaires, dont les représentants principaux sont, chez les animaux, la biliverdine et la bilirubine,distinguent nettement des autres groupes de pigments tétrapyrroliques. En effet, si la plupart comportent encore quatre noyaux pyrroliques dans leur molécule, ces noyaux sont en chaîne linéaire, unis par trois ponts carbonés au lieu de quatre. Les pigments biliaires présentent, en général, une réaction colorée d’oxydation caractéristique (réaction de Gmelin). 

Porphyrines et porphyries

Les pigments porphyriniques conduisent aux pigments biliaires linéaires par ouverture du cycle au niveau d’un pont méthène (=CH–).

Des porphyrines ont été isolées dans les urines, le sang, les levures, etc., ainsi que dans beaucoup d’Invertébrés marins et leurs coquilles. Elles sont responsables de la couleur de nombreuses coquilles d’œufs. Les plumes du touraco (oiseau Africain) sont colorées en rouge par un complexe du cuivre avec l’uroporphyrine III ; un dérivé oxydé de ce pigment est présent dans les plumes vertes de cet oiseau.

La biliverdine existe sous forme de chromoprotéide vert chez de nombreux Insectes orthoptères dont la mante religieuse et le criquet sont des exemples. Son isomère, la ptérobiline, est fréquemment trouvé chez les chenilles vertes et dans les ailes de papillons. Ces derniers contiennent d’autres bilines bleues ou vertes de structure encore inconnue (néoptérobilines). 

Le pigment violet de la sécrétion défensive du lièvre de mer (aplysie) appartient à cette famille (aplysiovioline). Certains poissons accumulent la biliverdine et les pigments voisins dans leurs écailles et leur squelette. Les phycobilines sont des groupes prosthétiques de biliprotéines et participent aux activités photosynthétiques de nombreuses algues (bleues et rouges) qui leur doivent leur couleur ; les phycobilines sont indispensables à la réception des radiations vertes qui sont ensuite transmises à la chlorophylle ; en effet, l’eau de mer absorbe les radiations bleues (pigments jaunes des eaux de mer) qui ne parviennent donc que faiblement dans les profondeurs. 

Des chromoprotéines semblables sont aussi rencontrées chez les végétaux supérieurs (phytochromes). Les phytochromes ne participent pas à la photosynthèse, mais à des régulations phytophysiologiques : ce qui permet aux végétaux des adaptations photopériodiques (croissance, mise à fleur, pigmentation) ; ils sont activés par la lumière rouge (660), et inactivés par le rayonnement brun-rouge (730) 

Les colorants

Les colorants sont des composés chimiques colorés, naturels ou synthétiques, en général organiques. Dans certaines conditions, ils possèdent la propriété de colorer durablement le support sur lequel ils sont appliqués. Ils se caractérisent par leur capacité à absorber les rayonnements lumineux dans le spectre visible par l’œil humain (de 400 à 700(*)). Tous les composés répondant à cette définition se différencient par leur structure chimique, organique ou inorganique, ou par leur origine, naturelle ou synthétique. 

(*) nm: est le symbole de nanomètre. 1 nm = 1 mètre divisé par 1 milliard = 0,000 000 001 m. En spectroscopie, la limite violette du spectre visible se caractérise par des radiations électromagnétiques de 400nm. En dessous, nous entrons dans le domaine des rayonnements ultraviolets, par exemple, l'ultraviolet lointain possède une longueur d'onde très courte, inférieure à 200 nm Le seuil de visibilité de l'œil humain se situe vers 380nm, mais il est variable d'un individu à l'autre, et aussi en fonction de son âge. Etrange remarque, une personne opérée de la cataracte risque fort de voir sa vision s'étendre dans le domaine des ultraviolets, ceci du fait que la limite de la sensibilité des éléments détecteurs de la rétine ne sont pas en cause, mais c'est l'absorption des éléments traversés par les rayons, donc du cristallin: c'est ce qui explique les effets d'une intervention chirurgicale sur le cristallin. En général, l'oeil humain perçoit les rayonnements compris entre 400 (violet) et 800 nm (rouge), c'est ce que nous appelons le «visible».

Ces composés sont utilisés pour colorer les textiles, les encres, les peintures, les vernis, les produits alimentaires, etc.

La distinction faite entre les colorants et les pigments est bien plus importante puisqu’elle tient compte de l’interaction entre la matière colorante et le substrat (support de la matière colorante). 

Les colorants sont différents des pigments, composés solides finement divisés qui doivent être mélangés avec des liants avant leur application sur les surfaces. Les pigments ont la particularité d’être insolubles dans le milieu où ils sont appliqués, ce qui nécessite de faire appel à des produits auxiliaires, comme certains polymères dans la peinture, pour assurer la cohésion avec le support. 

Depuis toujours, l’être humain a été fasciné par la couleur, notion indispensable dans les domaines de l’art, de la décoration et de l’artisanat mais pouvant également devenir signe de reconnaissance, marque hiérarchique ou moyen d’expression de sentiments.

Les colorants naturels

Jusque vers la fin du 19ème siècle, les couleurs ne pouvaient être obtenues qu'à partir d'éléments naturels. Les premiers colorants connus sont ceux utilisés à Lascaux (France) ou à Altamira (Espagne), datant du Magdalénien. Ces colorants étaient des pigments minéraux : oxydes de fer pour les jaunes, les ocres et les rouges, oxydes de manganèse pour les bruns. 

Dès 1500 avant notre ère, les Égyptiens réalisent des teintures avec le safran (jaune), le pastel (bleu) et la garance (rouge). 

Dès lors, la majorité des colorants utilisés est d’origine végétale. Ils sont extraits des plantes, des arbres ou des lichens, ou bien d’origine animale, extraits des insectes comme le kermès ou des mollusques comme la pourpre. Mais le nombre de colorants naturels n’a jamais excédé quelques dizaines, alors que les colorants synthétiques comptent plus de sept mille exemplaires.

Les colorants jaunes, les plus nombreux, sont généralement de qualité médiocre tant sur le plan du pouvoir tinctorial que sur celui de leur solidité à la lumière en comparaison avec les rouges et les bleus. Dans leur ensemble, ils sont obtenus à partir de sources végétales. Le plus utilisé, en particulier au Moyen Âge, est la gaude, qui, contrairement à la plupart des autres colorants jaunes, est basé sur un groupe chromogène de type flavone, relativement résistant aux oxydations atmosphériques.

Parmi les colorants rouges, on retrouve le kermès et la cochenille, qui sont tous deux obtenus à partir d’insectes, alors que le plus important, la garance, est un extrait de plante. Ce sont tous des dérivés hydroxyles de l’anthraquinone. 

La garance, utilisée avec un mordant métallique à base de mélange de sels de calcium et d’aluminium, conduit au fameux rouge turc, célèbre pour son éclat et sa tenue à la lumière. 

La structure de la pourpre (extraite du murex), voisine de celle de l’indigo, fut déterminée en 1909 par Friedlender. Au cours de cette expérience, pas moins de douze mille mollusques ont été utilisés pour isoler 1,4de colorant, ce qui illustre parfaitement les quantités impressionnantes de matière nécessaires à la fabrication des colorants naturels.

L’industrie de la pourpre est née à Tyr, sur les bords de la Méditerranée. Les Romains les plus fortunés en assurèrent la prospérité pendant plusieurs siècles, si bien que l’on retrouva de véritables montagnes de résidus de coquillages.

Les principaux colorants naturels bleus sont l’indigo, importé des Indes, et le pastel, cultivé dans les pays à climat tempéré. Ces deux composés n’en forment en fait qu’un seul, puisqu’ils contiennent le même principe colorant.

Parmi l’ensemble des colorants mentionnés, on distingue deux catégories : les colorants à mordant et les colorants de cuve.  

Les colorants à mordant

Les colorants à mordant sont des composés peu solubles dans l’eau. Chimiquement, ils se caractérisent par la présence dans leur molécule de groupes hydroxyles, souvent en position voisine de groupes cétoniques, ce qui permet de former des complexes insolubles avec des sels métalliques d’aluminium, de fer, d’étain, de zinc et de chrome. Le procédé de teinture consiste en un traitement préalable de la fibre avec le sel métallique, c’est-à-dire le mordant, suivi d’un passage dans le bain de teinture contenant le colorant. Le complexe insoluble colorant-mordant se développe à l’intérieur de la fibre, ce qui conduit à une teinture solide. La gaude, la garance, le kermès et la cochenille figurent dans cette catégorie.

Les colorants de cuve

En revanche, l’indigo et la pourpre sont des colorants de cuve. Insolubles dans l’eau, il faut tout d’abord les dissoudre en réalisant une réduction du colorant dans une solution alcaline : la cuve. On plonge alors le tissu dans cette cuve avant de l’exposer à l’air, de sorte que par oxydation le colorant initial est régénéré à l’intérieur de la fibre.

L’indanthrène, de plus en plus utilisé par les artistes peintres soucieux de produire un travail qui offre un maximum de stabilité chromatique, est également un colorant de cuve. Comme chaque colorant, l’indanthrène possède deux numéros de référence: le premier détermine la classification tinctoriale (par exemple, C.I. [colour index] Vat Blue, pour l'indanthrène, ce qui signifie qu'il s'agit d'un colorant de cuve bleu), le second précise la constitution chimique (C.I. pour l'indanthrène).

Les colorants synthétiques

Une découverte allait bouleverser les traditions en matière de teinture: En 1856, alors qu’il tentait de synthétiser la quinine, William Perkin, chimiste anglais et assistant du professeur August Wilhelm von Hofmann, obtint, en oxydant de l’aniline impure avec du bichromate, un colorant mauve, soluble dans l’eau et l’alcool, avec lequel il fut possible de teindre la soie. 

Baptisé mauvéine du fait de sa couleur, ce colorant suscita un grand intérêt auprès des soyeux de la région lyonnaise. Ils furent séduits par sa nuance très vive et sa simplicité d’application, cela malgré son prix qui avoisinait celui du platine. Ce succès encouragea les chercheurs, qui soumirent l’aniline et la mauvéine à l’action des réactifs les plus divers dans l’espoir de préparer de nouveaux colorants. 

On ne connaissait pas la formule des produits obtenus et les essais étaient réalisés au hasard. C’est ainsi que fut découverts d’autres colorants comme l’aniline et la fuchsine (découverte en 1858 par François Emmanuel Vergues.) 

Ces découvertes sont liées à des développements récents de la chimie dans le domaine des dérivés de la pyrogénation (traitement par la chaleur) de la houille. De même, les travaux fondamentaux d’August Kekulé von Stradonitz sur la quadrivalence du carbone et, plus particulièrement, sur la constitution du benzène (*) vont révolutionner toute la chimie des composés aromatiques et permettre à la synthèse des colorants de réaliser des progrès prodigieux.

(*) Benzène: Le benzène est un hydrocarbure aromatique monocyclique. Sa formule est C6H6. Ce terme est constitutif de la série des arènes (son ancienne appellationétait: « hydrocarbures aromatiques »).

L’orientation de la recherche fut alors de réaliser la synthèse de colorants dont la formule avait été déterminée par l’analyse. Ces travaux furent aussi motivés par la situation économique : malgré l’apparition des nouveaux colorants d’aniline, les colorants naturels comme la garance et l’indigo restaient les plus utilisés. 

Les résultats les plus prometteurs furent successivement la synthèse de l’alizarine, principe colorant de la garance (Graebe et Liebermann, 1868) et, plus tard, celle de l’indigo (Heumann, 1890). La production de l’alizarine, de 40en 1870, passa à 9.500en 1879, son prix fut alors ramené au dixième de celui de l’extrait de garance, ce qui eu pour effet la disparition de la culture de la garance du midi de la France et de l’Alsace. 

Par la suite, une multitude de nouveaux colorants est apparue, et de nombreuses entreprises se sont créées autour de découvertes comme celles des colorants au soufre en 1893, des colorants de cuve anthraquinoniques en 1901 et en 1936 des phtalocyanines. Le problème de la teinture des fibres hydrophobes fut résolu avec la découverte des colorants dispersés. La période qui suivit la Seconde Guerre mondiale est caractérisée par le développement des pigments et des colorants réactifs. 

L’industrie des matières colorantes est née en Angleterre en 1856, avec la découverte de Perkin. Dès lors, de nombreuses entreprises se créèrent en France, en Suisse (fabrication de la fuchsine à Bâle) puis en Allemagne sous l’impulsion de chimistes, dont le professeur Hofmann. En outre, les travaux de recherches engagés par la Badische Anilin und Soda Fabrik (B.A.S.F.) conduisirent, en 1897, à la production de l’indigo synthétique. 

En 1975 on retrouvait, parmi les principaux pays producteurs de colorants, les États-Unis, la république fédérale d’Allemagne, la Grande-Bretagne, la France ainsi que de nouveaux concurrents comme le Japon, l’U.R.S.S. et l’Italie. Mais le choix des plus importants fabricants américains de colorants (Kodak, Dupont...) d’abandonner cette industrie a modifié ce paysage économique.

Les colorants azoïques

Les colorants azoïques constituent la famille la plus importante tant sur le plan de l’application, puisqu’ils représentent plus de 50 % de la production mondiale de matières colorantes, que sur celui de la multiplicité des structures. 

Ces structures, qui reposent généralement sur le squelette de châssis, sont des systèmes aromatiques ou pseudo-aromatiques liés par un groupe azo (–N=N–). Le groupe azo peut être répété plusieurs fois dans la molécule pour obtenir les disazoïques, trisazoïques, etc. 

L’introduction dans un tel édifice de substituants, donneurs d’électrons sur l’un des cycles aromatiques et accepteurs d’électrons sur le second cycle, permet d’augmenter le phénomène de résonance. C’est ainsi que l’on peut influer plus ou moins sur la couleur et sur les qualités de teinture. 

Les jaunes sont facilement obtenus avec les pyrazolones ou les dérivés acétoacétylés, les naphtols simples conduisent aux orangés et aux rouges, tandis que les bleus, les bruns, les noirs dérivent des aminonaphtols. 

L’obtention de belles nuances vertes est plus difficile, car le déplacement bathochrome s’accompagne le plus souvent d’un élargissement des bandes, donc diminue la pureté et la vivacité des nuances. La méthode la plus courante de préparation des colorants azoïques comporte la diazotation d’une amine primaire aromatique et la copulation du sel de diazonium ainsi obtenu sur un phénol ou une amine. 

Les colorants azoïques insolubles sont formés directement sur la fibre. En effet, au cours d’une première étape le support textile est imprégné d’une solution de naphtol ou copulant. Il est ensuite traité avec une solution de sel de diazonium qui, par réaction de copulation, entraîne le développement immédiat du colorant azoïque. 

Ces colorants sont utilisés en teinture ou en impression des fibres cellulosiques, notamment dans les tons jaunes, oranges et rouges.

Les colorants anthraquinoniques

Les colorants azoïques constituent la famille la plus importante tant sur le plan de l’application, puisqu’ils représentent plus de 50 % de la production mondiale de matières colorantes, que sur celui de la multiplicité des structures. 

Ces structures, qui reposent généralement sur le squelette de châssis, sont des systèmes aromatiques ou pseudo-aromatiques liés par un groupe azo (–N=N–). Le groupe azo peut être répété plusieurs fois dans la molécule pour obtenir les disazoïques, trisazoïques, etc. 

L’introduction dans un tel édifice de substituants, donneurs d’électrons sur l’un des cycles aromatiques et accepteurs d’électrons sur le second cycle, permet d’augmenter le phénomène de résonance. C’est ainsi que l’on peut influer plus ou moins sur la couleur et sur les qualités de teinture. 

Les jaunes sont facilement obtenus avec les pyrazolones ou les dérivés acétoacétylés, les naphtols simples conduisent aux orangés et aux rouges, tandis que les bleus, les bruns, les noirs dérivent des aminonaphtols. 

L’obtention de belles nuances vertes est plus difficile, car le déplacement bathochrome s’accompagne le plus souvent d’un élargissement des bandes, donc diminue la pureté et la vivacité des nuances. La méthode la plus courante de préparation des colorants azoïques comporte la diazotation d’une amine primaire aromatique et la copulation du sel de diazonium ainsi obtenu sur un phénol ou une amine. 

Les colorants azoïques insolubles sont formés directement sur la fibre. En effet, au cours d’une première étape le support textile est imprégné d’une solution de naphtol ou copulant. Il est ensuite traité avec une solution de sel de diazonium qui, par réaction de copulation, entraîne le développement immédiat du colorant azoïque. 

Ces colorants sont utilisés en teinture ou en impression des fibres cellulosiques, notamment dans les tons jaunes, oranges et rouges.

Les colorants indigoïdes

Selon le dictionnaire, l'indigo est pigment extrait de l'indigotier, était déjà employé en ancienne Égypte. La gomme arabique, le blanc d'œuf, la gélatine et la cire d'abeille furent les premiers liants de ces pigments. En Chine, dès le 2ème siècle avant Jésus-Christ, on se servait des laques en architecture. L'huile de lin ne fut utilisée par les artistes qu'à partir du 15ème siècle. La céruse, pigment blanc à base de plomb, fut largement employée au 18ème siècle, ainsi que la chaux diluée, pour recouvrir les parois des habitations. La peinture prête à l'emploi n'apparut dans le commerce qu'au siècle dernier.

En fait, les colorants indigoïdes tirent leur appellation de l’indigo, déjà utilisé par les Égyptiens il y a quelques milliers d’années. L’indigo est un des plus anciens colorants connus avec la pourpre, qui est un dérivé dibromo-6,6-indigo. 

Par la suite, des centaines de dérivés ont été synthétisés en fixant des substituants sur la molécule de l’indigo ou en y introduisant de nouveaux atomes. Ainsi, les homologues sélénié, soufré et oxygéné du bleu de l’indigo provoquent d’importants effets hypsochromes conduisant à des coloris pouvant aller de l’orange au turquoise. De façon générale, les colorants indigoïdes se caractérisent par une remarquable résistance aux traitements de lavage, alors que la solidité à la lumière est très moyenne. Il est conseiller aux Artistes Peintres de les éviter.

Les colorants indigoïdes sont appliqués sur la fibre par un procédé de cuve. Par réduction, ils conduisent à un composé soluble à l’eau, appelé leucodérivé, qui diffuse facilement à l’intérieur de la fibre de cellulose. 

Après la répartition uniforme du leucodérivé sur l’article à teindre, le colorant de cuve insoluble est reformé et ainsi emprisonné dans les pores de la fibre. Ces colorants peuvent être appliqués sur diverses fibres comme le Nylon, la soie ou la laine, mais la plus importante reste le coton. 

L’utilisation des colorants indigoïdes et en particulier de l’indigo est tributaire des variations de la mode ; en effet, alors qu’on annonçait la disparition du jean au cours des années quatre-vingt, celui-ci fait actuellement l’objet d’un commerce florissant, et les ventes de son colorant spécifique, l’indigo, ont presque doublé de 1980 à 1988 (de 6.500 à 12.100). 

Les colorants polyméthiniques

Cette classe de colorants couvre une variété importante de structures dont le point commun réside dans la présence de groupements hétérocycliques, donneurs et accepteurs d’électrons aux extrémités d’une chaîne polyméthinique. 

Parmi ces colorants, les plus connus sont vraisemblablement les cyanines, découvertes par Williams en 1856, la même année où Perkin fabriqua la mauvéine. 

Les cyanines, du fait de leur faible résistance à la lumière, ne peuvent être utilisées pour la teinture des fibres. En revanche, leur intérêt comme sensibilisateurs photographiques est considérable et a fait l’objet de recherches intenses dans ce domaine. 

En ce qui concerne les applications textiles, ce sont les dérivés de cyanines, tels que les azacarbocyanines et les hémicyanines, qui se sont développés, car ils permettaient de teindre la première fibre synthétique : l’acétate de cellulose. 

Les colorants de types azacarbocyanine, diazacarbocyanine, hémicyanine et tout particulièrement diazacarbocyanine permettent d’obtenir des teintures du soucieux avec des nuances très vives et en général avec de très bonnes tenues. 

Les colorants du diphényméthane et triphénylméthane

Les colorants du diphénylméthane et du triphénylméthane et leurs dérivés hétérocycliques constituent la plus ancienne classe de colorants synthétiques, la majorité d’entre eux ayant été découverts à la fin du 19ème et au début du 20ème siècle. 

Actuellement bien moins importants que les colorants azoïques et anthraquinoniques, ils ont conservé une certaine valeur commerciale, car ils permettent de couvrir la totalité de la gamme de nuances, du jaune au bleu en passant par le rouge et même le vert. 

Le triphénylméthane permet de réaliser la synthèse d’un nombre plus important de dérivés, essentiellement des colorants basiques (vert malachite, violet cristallisé, etc.) et des colorants acides. Ces derniers sont obtenus par sulfonation d’un colorant basique ou par condensation entre l’hydrol de Mischler et un acide sulfonique, suivie d’une oxydation. 

Les colorants nitrés et nitrosés

Les colorants nitrés forment une classe de colorants très limitée en nombre et relativement ancienne, puisque l’acide picrique en est historiquement le premier représentant. Ils sont actuellement encore utilisés, du fait de leur prix très modéré lié à la simplicité de leur structure moléculaire. 

Ces composés nitrés conduisent à des colorants anioniques dispersés ou à des pigments dans des nuances limitées au jaune et au brun. Les colorants nitrosés sont encore moins nombreux et d’un faible intérêt industriel. 

Les colorants acides ou anioniques

Solubles dans l’eau grâce à leurs groupes sulfonates ou carboxylates, ils sont ainsi dénommés parce qu’ils permettent de teindre les fibres animales (laine et soie) et le polyamide en bain légèrement acide. 

Les colorants directs

En 1884 fut découvert le premier colorant direct, le rouge Congo, qui permettait de teindre directement le coton sans l’intervention d’aucun mordant. Les colorants directs ou substantifs, tout comme les colorants acides, sont solubles dans l’eau, du fait de la présence de groupes sulfonates. En revanche, ils se distinguent par leur affinité pour les fibres cellulosiques liée à la structure linéaire et plane de leur molécule. 

Une large gamme de nuances, une facilité d’application et un prix modéré assurent encore de beaux jours à cette classe de colorants, malgré leur faible solidité aux traitements de lavage.

Les colorants cationiques sont des sels d’amines organiques qui présentent une bonne solidité à l’eau. En passe de disparaître dans la teinture de la laine et de la soie, ces colorants ont bénéficié d’un regain d’intérêt avec l’apparition des fibres acryliques, sur lesquelles ils permettent des nuances très vives et d’excellentes solidités.

Les colorants au soufre sont insolubles dans l’eau. Ainsi, leur application en teinture passe par une réduction alcaline pour aboutir à un composé soluble, appelé leucodérivé, qui de surcroît présente de l’affinité pour les fibres. Le colorant est ensuite réoxydé en sa forme insoluble, qui reste emprisonnée dans la fibre. 

Leurs procédés de fabrication étant peu coûteux, malgré un aspect assez terne, ils sont principalement utilisés pour réaliser des coloris foncés dans les tons noirs, bleus, bruns et verts.



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