سابقه استفاده از مواد رنگی توسط انسان به دوران غارنشینی می رسد. اولین کاربرد واقعی و عملی مواد رنگی را می توان در ساختن کشتی نوح مربوط دانست که برای جلوگیری از نفوذ آب و پوسیدگی آن از مواد رنگی استفاده شده بود. بعدها از مواد رنگی برای حفاظت چوب از پوسیدگی در بناهای چوبی و زمانی که استفاده از وسایل آهنی متداول شد. برای جلوگیری از زنگ زدن آنها استفاده می شد .

 رنگدانه‌ها

رنگدانه‌ها یا پیگمانها ، مواد جامد تزئینی هستند که در شکل و اندازه‌های مختلف در حلالهای مربوط به حالت معلق تهیه و بکار می‌روند و مشتمل بر مواد سیاه – سفید و رنگی بوده ، موارد استفاده زیادی در رویه زدن ، رنگرزی انبوه و دیسپرسیون در هوا دارند.

معمولاً رنگدانه‌ها را براساس انواع شیمیایی به رنگدانه‌های معدنی یا آلی طبقه‌بندی می‌کنند، اما این رنگدانه‌های آلی یا معدنی می‌توانند طبیعی یا سنتزی باشند.

رنگدانه‌های طبیعی و مصنوعی

رنگدانه‌های معدنی طبیعی از پوسته زمین استخراج می‌شوند، خرد شده ، شسته شده ، از لحاظ اندازه درجه‌بندی می‌شوند. غالباً برای این رنگدانه‌های طبیعی ، معادل مصنوعی هم وجود دارد، یعنی رنگدانه از اجزاء دیگری در اثر یک فرایند شیمیایی ساخته می‌شود. ظاهراً از نظر شیمیایی با نمونه طبیعی یکسان است، ولی اغلب خواص متفاوتی دارد و معمولاً به خاطر شکل بلوری مطلوبتر ، خلوص بیشتر و دانه‌بندی مطلوبتر ، مرغوبتر از نوع طبیعی می باشد.
رنگدانه‌های معدنی طبیعی که هنوز اهمیت دارند، از خانواده اکسید آهن می‌باشند که عبارتند از: گل اخرا ، گل ماشی (خاک سرخ) ، اخرای زرد ، اکسیدهای آهن قرمز زرد و سیاه.

رنگدانه‌های آلی

امروزه رنگدانه‌های آلی به مراتب بیشتر از رنگدانه‌های معدنی می‌باشند. بعضی از جدیدترین رنگدانه‌ها ساختمان آلی فلزی دارند. بیشتر رنگدانه‌های آلی ، مواد شیمیایی آلی هستند که روی یک هسته معدنی هیدروکسید آلومینیوم رسوب داده شده‌اند. از مهمترین رنگدانه‌های آلی می‌توان به گروه فتالوسیانین‌ها اشاره کرد که طیف رنگهای آبی و سبز را در بر می‌گیرند و فتالوسیانین مس ، رنگدانه آبی می‌باشد که به علت خواص مقاومتی خوب در برابر عوامل مختلف ، یک رنگدانه با ارزش به شمار می‌رود.

عمده‌ترین رنگدانه‌های معدنی

• پیگمانهای سفید
• پیگمانهای قرمز سرنج
• شنگرف
• پیگمانهای زرد و نارنجی CdS
• پیگمانهای آبی
• پیگمانهای لاجورد یا اولترامارین
• پیگمانهای سبز Cr2O3

 کاربرد عمده پیگمانها

موارد استعمال عمده پیگمانها در لاکها ، رنگهای روغنی ، ورنی‌ها ، رنگهای سلولزی ، رنگهای پلاستیکی ، مرکبهای چاپ و رنگرزی کاغذ و تاسیسات آهنی می‌باشد. صنایع پوششی عمده‌ترین موارد استعمال پیگمانها می‌باشد. امروزه پوشش سطح وسایل فلزی و چوبی بناها ، وسایل نقلیه و … اهمیت فراوانی دارد زیرا این وسایل توسط رنگ از عوامل مختلف مثل هوا ، رطوبت و ترکیبات شیمیایی محافظت می‌شوند. در رنگ زدن اشیا به زیباتر شدن آنها کمک می‌کند.

کاربرد رنگدانه های معدنی:

رنگدانه­های معدنی طبیعی و سنتزی به صورت پودرهای بسیار ریز که بخش عظیمی از پوشش­های تزئینی و محافظتی را به خود اختصاص داده اند، تولید و به بازار عرضه شده­اند.

این دسته رنگدانه­ها جهت رنگ آمیزی پلاستیک­ها، فیبرها، کاغذ، لاستیک، شیشه، بدنه­های سرامیکی و لعاب‌های پرسلانی مصرف می‌شوند. به علاوه رنگدانه­های معدنی ویژه نظیر رنگدانه های لومينسنس (نورتاب)، ضد خوردگي و مغناطیسی جايگاه مناسبي در صنعت پيدا كرده است. رنگدانه‌هاي نورتاب كاربرد گسترده­اي در صنايع لامپ سازي و توليد نمايشگر دارد. رنگدانه­هاي مغناطيسي جهت بکارگیري در تهیه و ساخت پوشش‌های مغناطیسی، ضبط مغناطیسی، جوهرهای مغناطیسی و سیستم‌های حساس مغناطیسی جهت سنسور و کدینگ استفاده می‌شود. خواص رنگدانه‌های معدنی به شدت تحت تاثیر خصوصیات پودر نظیر اندازه ذره، مورفولوژی، خلوص و ترکیب شیمیایی است. روش­های مختلف تهیه رنگدانه‌های معدنی در حال بهبود است . با استفاده از روش­های شیمیایی می­توان ترکیب شیمیایی و مورفولوژی پودر تهیه شده را به طور موثر کنترل نمود.

براي تهيه رنگ هاي نقاشي ، به دليل قدرت پوشانندگي و ثبات خوب رنگدانه هاي معدني در برابر نور و عوامل جوي ، بيشتر از اين نوع رنگدانه ها استفاده مي شود اما در مواردي که استحکام ، خلوص و جلوه رنگدانه هاي معدني کافي نباشد ، از رنگدانه هاي آلي استفاده مي شود.

اهميت رنگدانه هاي آلي و خواص آنها:

در سالهاي اخير ، رنگدانه هاي آلي مورد توجه فزاينده اي قرار گرفته اند . مهمترين علت آن ، افزايش مصرف انواع مرکب هاي رنگي ، پلاستيک هاي رنگي و رنگ هاي نقاشي بوده است . در ساير زمينه ها نيز مصرف رو به افزاشي رنگدانه هاي آلي مشهود است .

علاوه بر سه زمينه مصرف اصلي ، يعني چاپ ، نقاشي و پلاستيک ها (رشته سازي رنگين را در گروه رنگ آميزي پلاستيک ها قرار مي دهيم) ، رنگدانه هاي آلي براي هدف هاي متعدد ديگر نيز به کار مي روند : مانند رنگرزي در ضمن ريسندگي الياف سنتزي و بازسازي شده ، چاپ نقش ها و تصوير ها بر روي پارچه  با استفاده از رنگدانه ها ،رنگ آميزي کاغذ و پوشش هاي کاغذي ، رنگ آميزي چرم ، صابون ، مواد آرايشي (روژ لب و لاک ناخن) ، تهيه مداد هاي رنگي و مرکب هاي هندي ، رنگ هاي مورد نياز هنرمندان ، رنگ هاي مورد نياز براي تهيه انواع پوستر ، انواع واکس کفش و رنگ مورد نياز براي رنگ اميزي چوب و ديوار ، و غيره. همچنین براي توليد مرکب ، بيشتر رنگدانه هايي با مقاومت و استحگام زياد و قدرت پوشانندگي کم مورد نياز است . از اين نظر ، رنگدانه هاي آلي بهتر از معدني هستند.

مقایسه رنگدانه های معدنی با رنگدانه های آلی :

رنگدانه‌های معدنی در برابر گرما، نور، عوامل جوي، حلالها و مواد شیمیایی مقاوم‌اند و از این نظر نسبت به رنگدانه‌های آلی مزیت زیادی دارند،  اما  رنگدانه‌های آلی معمولا شدت و براقیت ته رنگ بیشتری نسبت به نوع معدنی ايجاد می‌کنند. مقاومت بهتر، براقیت و شفافیت زیاد موجب گسترش استفاده از  رنگدانه‌های آلی شده است.

 کاربردهای اکسید کروم (رنگدانه کروم):

1. ضریب شکست  : هرچه ضریب شکست یک پیگمان (رنگدانه) بیشتر باشد ، قدرت پوشش آن نیز بیشتر خواهد بود و به عکس .
2. اندازه ذرات :اندازه ذرات بر خواص رنگ اثرات زیادی دارد: بر قدرت پو شانندگی ،بر قدرت رنگدهی،بر براقیت ،بر سرعت ته نشینی،بر ویسکوزیته رنگ از نظر قدرت جذب روغن ذرات،فلودینگ و فلوتینگ 
3. فرم یا شکل ذرات :پودرهای طبیعی که از معادن به دست می آیند دارای شکل و فرم منظمی نمی باشند اما پودرهای مصنوعی دارای شکل و اندازه منظم تر از نوع معدنی هستند . فرم ذرات  در پخش رنگدانه ها موثر است از این رو در قدرت پو شانندگی آن نیز تاثیر دارد .
4. قدرت جذب روغن : حالت ایده آل پخش زمانی است که حلال قدرت مرطوب کنندگی و رنگدانه ها قدرت مرطوب پذیری آلی داشته با شند . جذب روغن ،به مقدار(وزن)روغن لازم به منظور مرطوب نگه داشتن و به صورت خمیر درآوردن رنگدانه می گویند . هرچه قدرت جذب روغن یک پدر بیشتر باشد ، اثر آن پودر در یکنواخت تر کردن رنگ بیشتر خواهد بود و قدرت جذب روغن با ویسکوزیته نسبت مستقیم دارد .