還原橙RT合成工藝優(yōu)化

田華

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221140）

還原橙RT是還原染料的重要品種之一，生產(chǎn)和銷售規(guī)模都在不斷增大［1］，年市場需求總量約1.2kt。我國的生產(chǎn)廠家主要集中在江蘇［3］。開達精細化工有限公司采用傳統(tǒng)工藝合成還原橙RT，即以固相進行縮合反應(yīng)制得原染料粗品，然后再經(jīng)過水煮、干燥、固相閉環(huán)、離析、二次離析、氧化和酸化等步驟而得到還原橙RT原染料，產(chǎn)率為50%～60%。這種傳統(tǒng)工藝的成本較高、收率低、污染重，同時產(chǎn)品的環(huán)保性能較差，不符合國家環(huán)保要求。筆者對老工藝進行優(yōu)化，以鄰二氯苯為溶劑，并對反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、原料配比和溶劑進行了改進，使收率比原工藝提高了20%以上，找到了既經(jīng)濟又環(huán)保的工藝路線［5］。

1 實驗部分

1.1 主要儀器及試劑

紅外光譜儀，美國Nicolet公司。

鄰二氯苯，徐州科翔化學(xué)試劑有限公司；四氯化鈦，西隴化工股份有限公司；擴散劑［亞甲基雙（甲基萘磺酸鈉），簡稱MF］，泰興市恒源化學(xué)廠；蒽醌亞胺，純度≥70%，徐州開達精細化工有限公司。

1.2 反應(yīng)機理

1）閉環(huán)

2）合成

1.3 實驗方法

1.3.1 閉環(huán)物的生成

在有電動攪拌、溫度計、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗的250mL四口燒瓶中，加入60mL鄰二氯苯，攪拌下加入32g蒽醌亞胺，油浴加熱至回流狀態(tài)，滴加12mL四氯化鈦，當(dāng)溶液變成黑色后反應(yīng)3h停止。蒸餾回收過量的鄰二氯苯（回收率90%左右），降溫、抽濾、洗滌、干燥得暗紅棕色固體28g，收率為81.2%。

1.3.2 染料的生成

在裝有攪拌器、溫度計的500mL三口燒瓶中依次加入水200mL、40g暗紅色固體、15g碳酸氫鈉和50g次氯酸鈉，水浴加熱至70℃，反應(yīng)3h。降溫、抽濾、洗滌，烘干得到明亮的橙色粉末39g，收率為96%。

1.3.3 染色色光和強度的測定

染色條件：染色深度為2%；染色用5g精練漂白42支雙股紗。

染浴的配方如表1所示。

表1 染浴的配方

染色操作：稱取棉紗5.0g（稱準(zhǔn)至0.1g）編號后用沸騰蒸餾水煮10min，備用。

按表1稱取染料標(biāo)準(zhǔn)品和試樣，分別置于已編號的的染缸中，加入擴散劑（MF），研磨均勻后各加3%的氫氧化鈉溶液和85%的保險粉，攪拌還原15min，再加預(yù)熱的保險粉溶液（內(nèi)含配方中規(guī)定的35%氫氧化鈉溶液，85%保險粉各一定數(shù)量），配成總體積200mL，攪均后將煮過的棉紗分別按編號入染缸，不斷翻動，保持一定溫度染色若干時間［2］。染色完畢，將染樣取出，用冷水沖洗，然后氧化，皂煮，漂洗，吹干，整理。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同因素對產(chǎn)物的影響

2.1.1 反應(yīng)時間

在n（四氯化鈦）∶n（蒽醌亞胺）＝1.8∶1，反應(yīng)溫度160℃，鄰二氯苯作溶劑條件下，考察反應(yīng)時間對反應(yīng)收率、色光、強度的影響［6］，結(jié)果見表2。由表2可以看出：隨著反應(yīng)時間的變化，產(chǎn)物收率呈現(xiàn)先增加后基本保持不變的趨勢，2～3 h時反應(yīng)收率增加很快，反應(yīng)在5h時反應(yīng)收率最高，達到了81.6%，但反應(yīng)為3h的時候，加長反應(yīng)時間產(chǎn)物收率沒有明顯增加，色光和強度也在3h達到要求，所以最佳反應(yīng)時間為3h。

表2 反應(yīng)時間對收率影響

2.1.2 反應(yīng)溫度

在n（四氯化鈦）∶n（蒽醌亞胺）＝1.8∶1，反應(yīng)時間3h條件下，分別選取不同反應(yīng)溫度，考察反應(yīng)時間對反應(yīng)收率、色光、強度的影響［8］，結(jié)果見表3。

表3 反應(yīng)溫度對收率的影響

由表3可以看出：反應(yīng)收率隨溫度升高而緩慢升高，溫度160℃時產(chǎn)物收率達到最大，色光和強度也在160℃達到要求，故最佳反應(yīng)溫度為160℃。

2.1.3 反應(yīng)物料比

為了提高產(chǎn)物收率，控制反應(yīng)物料蒽醌亞胺、四氯化鈦的配比。在回流狀態(tài)，反應(yīng)時間3h的條件下，考察反應(yīng)物料比對產(chǎn)物收率的影響［7］，結(jié)果見表4。

表4 反應(yīng)物料比對收率的影響

由表4可以看出：隨著原料投料比的增加，反應(yīng)收率呈現(xiàn)先升后基本保持不變化的趨勢。在n（四氯化鈦）∶n（蒽醌亞胺）＝1.8∶1時，產(chǎn)物收率達到81.2%，色光和強度也達到要求，所以適宜的投料比為1.8∶1。

2.1.4 溶劑用量

在n（四氯化鈦）∶n（蒽醌亞胺）＝1.8∶1，反應(yīng)溫度為回流溫度，在反應(yīng)時間為3h的條件下，考察溶劑用量對收率的影響，結(jié)果見表5。由表5可見：實驗選取n（鄰二氯苯）∶n（蒽醌亞胺）＝13∶1為宜。

表5 反應(yīng)溶劑對收率的影響

2.2 目標(biāo)產(chǎn)物分析

產(chǎn)物紅外光譜見如圖1。

圖1 還原橙RT紅外光譜

圖1中，σ／cm-1：1570，1508處吸收峰表明該化合物的結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)骨架；705處吸收峰說明苯環(huán)上的氫原子，從而可證實化合物結(jié)構(gòu)中含有1，2-二取代苯環(huán)；1253，1274處吸收峰證明結(jié)構(gòu)中含有芳香族胺；1669，1649處吸收峰證明結(jié)構(gòu)含有芳酮；1170處吸收峰證明含有—NH—。由此，初步證實了該化合物的結(jié)構(gòu)即為 RT［9］。

3 結(jié) 論

a.以蒽醌亞胺經(jīng)過閉環(huán)、氧化等步驟合成了還原橙RT。實驗結(jié)果表明：以鄰二氯苯為溶劑，n（四氯化鈦）∶n（蒽醌亞胺）＝1.8∶1，在160℃（回流狀態(tài)）的條件下反應(yīng)3h，產(chǎn)物收率可達到81.2%。合成的還原橙RT目標(biāo)化合物，按照國家標(biāo)準(zhǔn)進行浸染實驗，結(jié)果在此條件下色光與標(biāo)準(zhǔn)試樣最為接近，染色強度較好。

b.改進工藝比原有工藝的收率提高約20%，色光和染色強度和原有工藝相近，并已用于工業(yè)化［4］。

［1］趙維繩，陳彬，汪維鳳.還原染料［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993：1-2.

［2］劉德駒，張偉，張艷.還原染料PLA纖維織物染色性能初探印染［J］.染料工業(yè)，2009（8）：24-27

［3］張博，吳桐，趙富華.天然染料的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢［J］.西部皮革，2010（5）：19-22.

［4］余雁.工業(yè)印染廢水處理技術(shù)的探討［J］.沿海企業(yè)與科技，2009（5）：34-37.

［5］項德芝，邵穎，尚慶合，等.環(huán)保型還原染料［J］.印染，2007（19）：34-36.

［6］屈新奇，樊增祿，張文強.Fe（Ⅱ）一酒石酸棉織物還原染料間接電化學(xué)染色［J］.印染，2009（17）：10-12.

［7］盧寅，樊增祿，馮玉軍.還原橄欖綠B的間接電化學(xué)還原染色印染［J］.印染，2010（16）：9-12.

［8］孟春麗.改性棉織物染色工藝的研究［J］.印染，2006（5）：9-13.

［9］徐園園，卑圣金，蔡再生.還原染料的防紅外線性能研究［J］.針織工業(yè)，2009（8）：57-60.