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染整課堂│瘋狂的蒽醌!

來源:印染學習與交流 | 作者:印染學習與交流 | 時間:2021-03-06 08:47:11 | 訂閱《東方紡織》周刊

一、蒽醌概述

(圖:蒽醌結構式,記住這個結構,后面會有看到。)

見上圖,即是蒽醌的結構式,蒽醌是指在C9,C10位具有羰基的蒽類化合物,屬稠環有機化合物,又稱9,10-蒽酮、9,10-蒽醌。

1835年Laurent用硝酸氧化蒽,首次制得蒽醌。蒽醌的衍生物都是有顏色的,在自然界廣泛存在,天然產物中大多數的蒽醌類化合物都含有羥基,常以游離狀態或與糖結合成甙的狀態存在。如植物染料茜草,其所含的茜根素和羥基茜素等就是蒽醌類化合物。

從理論上講,蒽醌可能有10種異構體。目前,制得的較為穩定的只有1,2-蒽酯、1,4-蒽醌和9,10-蒽醌3種,通常所指蒽醌即為9,10-蒽醌。

蒽醌的還原性較特殊,在連二亞硫酸鈉(保險粉)的堿溶液中被還原為9,10-二羥基蒽醌鈉鹽。(因此,蒽醌系染料的拔色較偶氮類的染料要難。)

 

二、蒽醌的生產工藝

蒽醌常見的生產工藝有如下四種:

1、蒽氣相催化氧化法

蒽氧化法是以精蒽為原料,以空氣作氧化劑,五氧化二釩為催化劑,進行氣相催化氧化,反應器有固定床和硫化床兩種類型。

 

2、苯酐法 

以苯酐、苯為原料,以三氯化鋁為催化劑,進行付-克(Friedel-Crafts)反應,然后用濃硫酸脫水生成蒽醌。苯酐法又分為溶劑法、球磨法和氣相縮合法。中國大多采用溶劑法,即以過量的苯為溶劑。此法原料易得,可以從石油做起,具有反應溫度低、設備簡單、副反應少等優點。缺點是污染嚴重,三氯化鋁廢酸水不易處理,而且生產成本高。中國合成蒽醌均采用苯酐法。原料消耗定額:苯酐768kg/t、純苯700kg/t、硫酸(98%)1364kg/t、三氯化鋁1554kg/t、發煙硫酸1000kg/t。

 

3、萘醌法

以萘醌和丁二烯為原料,以氯化亞銅為催化劑,進行縮合反應、脫氫后得蒽醌。由于石油化工的飛速發展,提供了此法所用的大量原料丁二烯和萘醌。該法具有消耗低、三廢少等優點,在日本和美國萘醌法已達到相當規模,有發展前途。日本川崎公司使用此法生產。

 

4、苯乙烯法 

由苯乙烯先進行二聚反應,然后氧化成鄰苯酰基苯甲酸,再環合成蒽醌。該方法的優點是原料易得,沒有苯酐法的鋁鹽廢水引起的公害問題,產品成本較低。但反應條件較苛刻,技術復雜,設備要求高,是德國BASF研究的工藝。此外,日本三井化學公司獲得了以甲苯為原料制備蒽醌的專利。

 

三、蒽醌系染料

蒽醌系分散染料、酸性染料、還原染料、活性染料等,已發展成為色譜全、性能好的染料類別。蒽醌染料已有400多個品種,在合成染料領域中占有很重要的地位。下面以四種藍色系染料為例,介紹下蒽醌系染料的鮮艷所在。

 

1、蒽醌系分散染料

蒽醌分散染料是具有蒽醌結構的分散染料。在蒽醌核上的α-位為氨基或羥基者占大多數。蒽醌染料均難溶于水。吸光系數為 10000~25000左右,是偶氮染料的1/2~1/3,所以對纖維的著色力從根本上講較偶氮染料差。

優點:

在高濃度染色的海軍藍及黑色范圍內,很少采用蒽醌染料;但蒽醌分散染料色澤鮮艷,所以多用于紅色、黃色或藍色的染色。從蒽醌分散染料的顯色結構來看,染色時不受水解性、還原作用的影響,所以耐光堅牢度好、化學穩定性好、使用方便,仍占有很重要的地位,在分散染料中約占20%。染色時,以木素磺酸及β-萘磺酸的福爾馬林縮合物為分散劑,同時進行微粒化,分散于水浴中與纖維一起進行熱處理。

缺點:

蒽醌分散染料有一缺點,是其他染料所沒有的,可以被大氣中的氮氧化物及硫氧化物作用而退色,即氣體退色現象。這種現象與α-位氨基的堿性有關。為克服這一缺點,可用芳基氨代替烷基氨,并引入鹵原子、氰基和硝基等親電子基,例如美國 Eastman公司研制的染料C.I.分散藍27。

代表品種:有C.I.分散藍56(2BLN)、C.I.分散藍87和C.I.分散紅92。

(圖:分散藍2BLN結構式 很明顯就是蒽醌加了四個氨基)

 

2、蒽醌系活性染料代表KN-R艷蘭

見上圖,C.I.19 活性藍KN-R的結構式,其染料結構中蒽醌的結構非常明顯。

 

3、蒽醌系還原染料代表RSN還原藍:

(圖:還原藍RSN結構式)

還原藍RSN(C.I.4還原藍)是一種出現最早的蒽醌還原染料。工業上采用2-氨基蒽醌為原料,經氫氧化鉀-氫氧化鈉混合堿熔縮合而制取。

 

4、蒽醌系酸性染料代表弱酸性艷蘭RAW:

(圖:C.I.80酸性藍RAW結構式)

弱酸性艷蘭RAW,由1,4二羥基蒽醌與均三甲苯胺縮合,再用發煙硫酸磺化,鹽析而得。

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責任編輯:任萍

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