酸性染料媒介棕PL-R的合成工艺研究.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 本科毕业论文（研究报告）资料 精品文档 本 科 毕 业 研 究 报 告酸性染料媒介棕PL-R的合成工艺研究Synthesis process research of Acid Mordant Brown PL-R Dye 学 院： 化工与材料学院 专 业： 化学工程与工艺 审 阅 教 师： 独创性说明作者郑重声明：本毕业研究报告是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业报告中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名 日期 摘 要媒介棕PL-R 染料是由4- 氯- 2- 氨基苯酚- 6- 磺酸经重氮化, 在碱性条件下与- 萘酚偶合, 制得酸性媒介棕PLR染料的合成工艺, 并对工艺条件进行了研究1。针对媒介棕PL-R原有工艺的不足, 对充氮化反应中反应温度、反应时间和偶合反应中原料配比、反应温度、反应时间等进行了工艺改进, 使产品质量达到国际标准, 同时大幅度降低原料消耗。关键词：染料合成；酸性媒介棕PL-R；重氮化；偶合Synthesis process research of Acid Mordant Brown PL-R DyeAbstractSynthesis process of acid mordant brown PL-R dye by diazotization of 4-Chloro- 2- amino phenol- 6-sulfonic acid and coup ling with - naphthol under alkaline condition was introduced. Technical conditions were also studied. The nature and application status of activated carbon were summarized. Aiming at shortages of the original production technology of acid mordant brown PL-R dye, reaction temperature and reaction time in Diazotization reaction and raw material ratio and reaction temperature and reaction time in coupling reaction were improved as well as adding refined process . The product quality reached international standard, at the same time raw material consumption was significantly reduced.Key Words：Dyestuff synthesis; Acid mordant brown PL-R; Diazotization; Coupling目 录摘 要IAbstractII一、文献综述- 1 -（一）国内外染料行业的现状和发展- 1 -1.国外染料行业现状和发展- 1 -2.国内染料行业现状和发展- 1 -（二）酸性染料- 1 -1.酸性染料的概述- 1 -2.我国酸性染料现状- 1 -（三）酸性染料及媒介棕PL-R的概述- 2 -1.酸性媒介染料- 2 -2.媒介棕PL-R化学性质及应用- 2 -（四）辽宁精化科技有限公司简介- 2 -二、实验部分- 4 -（一）实验原理- 4 -1. 4- 氯- 2- 氨基苯酚- 6- 磺酸重氮化- 4 -2.-萘酚成盐- 4 -（二）实验试剂及规格- 5 -（三）实验仪器- 5 -（四）产品指标- 6 -（五）实验步骤及方法- 7 -1.4- 氯-2- 氨基苯酚- 6- 磺酸重氮化- 7 -2.-萘酚成盐- 7 -3.偶合- 7 -4.酸化- 7 -三、结果与讨论- 9 -（一）4- 氯-2- 氨基苯酚- 6- 磺酸重氮化- 9 -1.温度对重氮化反应的影响- 9 -2.时间对重氮化反应的影响- 11 -3.盐酸加入量对重氮化反应的影响- 11 -（二）-萘酚成盐- 12 -（三）偶合- 12 -1.重氮组分与偶合组分的配比对偶合反应的影响- 12 -2.时间对偶合反应的影响- 13 -3.反应温度对偶合反应的影响- 13 -（四）红外光谱图- 14 -（五）媒介棕PL-R染料的应用- 15 -结 论- 16 -参 考 文 献- 17 -致 谢- 18 -辽东学院本科毕业论文版权使用授权书- 19 -一、文献综述（一）国内外染料行业的现状和发展1.国外染料行业现状和发展染料工业是精细化工范畴，与化学工业中的一些新兴行业对比, 染料工业这些年的发展有点不尽人意,在许多发达国家已逐渐走向末路,有的是将生产基地迁至发展中国家或欠发展国家，有的干脆就停止生产, 导致世界染料工业的形势变更较大; 在产品制造和市场方面，产品制造能力过剩，竞争激烈，世界一体化趋势加强，染料生产及销售中心向亚洲转移;在技术方面, 由于消费者不断变化的审美观和要求加上新的印染技术被发明，染料工业研究新技术，开发新的产品已迫在眉急; 在环境保护方面, 由于大家越来越意识到环境保护的重要性，染料生产业面临着环境保护这一严肃问题2。2.国内染料行业现状和发展改革开放以来, 中国的染料工业有了很大的发展。目前中国的染料总产量已经达到31万吨, 位居世界第一, 约占世界染料总产量的30%3 。本世纪来，我国染料工业的重点是在对环保染料的研究和对传统产品的改造，没将老产品的更新、研究新产品放在重要地位。因为纺织印染业的迅速进步、新的纺织技术和纺织物的问世，使用传统纺织染料必然会出现各种各样的问题，所以研究新产品已成为染料制造产的主要任务，生产基地不断向东南亚国家转移，亚洲染料工业得到了快速的发展，亚洲在不久的未来必会成为世界染料生产、供应基地4。（二）酸性染料1.酸性染料的概述酸性染料是在酸性介质中进行染色的染料。绝大多数酸性染料都含有磺酸钠盐，溶于水，色谱齐全、色泽鲜艳。一般应用于羊毛、蚕丝和锦纶的染色，也可以用于皮革、纸张、墨水等方面。酸性染料的湿处理牢度和日晒牢度随染料品种不同而具有较大差异。酸性染料与直接染料相对比，其结构简单，没有较长的共辄双键和同平面性结构，故对纤维素纤维缺乏直接性，不能用于纤维素纤维的染色。对于不同类型的酸性染料，分子结构不同导致它们的染色性能也不同，故所采用的染色方法也不相同5。2.我国酸性染料现状我国酸性染料生产可以追溯到1946年，在那一年就已经可以生产酸性染料。随着外贸出口需求量的增长和我国纺织印染工业的发展，我国酸性染料工业得到了很快的发展，酸性媒介染料也随之得到较快发展。据统计资料显示，我国所生产的全部酸性染料中，酸性媒介染料占总量的13%。其中，生产产量超过百吨的产品有5个：深黄GG、藏青RRN、棕RH、灰BS 和黑T，黑T产量逾千吨，这5个产品的产量约占酸性媒介染料总产量80%6。（三）酸性染料及媒介棕PL-R的概述1.酸性媒介染料酸性媒介染料作为酸性染料的一种既具有酸性染料的化学结构，又具有媒介染料的结构特征。染料分子中既含有磺酸基或羟基等水溶性基团，又含有能与媒染剂络合的基团。酸性媒介染料能在酸性浴中上染蛋白质纤维或聚酰胺纤维，经金属媒染剂处理，在纤维上生成不溶性络合物。酸性媒介染料主要用于羊毛织物及羊毛与多种纤维混纺物的染色, 在蚕丝和锦纶织物的染色时也可使用，但由于蚕丝很细，长时间染色处理易使丝断裂、起毛；在染锦纶时由于亲和力高低不等，而且染色后，织物上残余金属媒染剂经过日光暴晒还会导致纤维强度的降低，故不如在羊毛纤维上应用广泛7。酸性媒介染料染出的织物具有很高的染色牢度, 具有很好的耐光照、耐熨烫、耐摩擦、耐皂洗、耐汗渍牢度。另外，媒介染料又具有价格低廉、优良的匀染性、优良的湿处理牢度优良等优点取得了普遍的应用6。目前, 全世界毛用染料的35% 都属于媒介染料, 年消耗量为7700t, 其中我国占总消耗量的29%8。2.媒介棕PL-R化学性质及应用棕色在世界纺织品流行色中是一种经久不衰的颜色，媒介棕PL-R染料外观为红褐色粉末状, 色光为蓝光黑色, 它具有媒介染料的所有特点，可以在羊毛织物羊毛织物及羊毛与多种纤维混纺物的染色，染色效果显著。与其他媒介棕染料相比，更适用于染色更高品质的羊毛织物。（四）辽宁精化科技有限公司简介辽宁精化科技有限公司是于2003年11月成立的有限责任公司，法人代表是张兆群，注册资本1000万人民币，地址额位于东港市前阳镇安阳西街58号，是生产制造企业，经营范围为加工、销售染料、委托加工、染料助剂、染料中间体、荧光剂、墨盒、墨水、计算机耗材，机械设备设计、安装和销售。公司占地面积约1.6万平方米，厂房面积为1.1万平方米。现阶段设有五个基本生产车间，四个动力辅助站所和一个污水处理车间以及省级的辽宁精化科技工程技术研究中心等。公司拥有多个现代化的生产车间和生产线，工装设备配套精良，科研体系完整，技术力量雄厚，检测仪器和检测手段先进齐全。主要化工设备300余台套，聘用员工180人，其中高级以上职称的12人，工程技术人员100人，产品检测设备齐全、手段先进，主要技术指标均与国际接轨。 公司生产产品有两大系列，其一为纺织染料及中间体，生产品种近20种，年生产能力为3000吨；另一项为打印机耗材墨水年生产能力1000吨。主要产品：酸性媒介黑PV、媒介黑2B、6硝基1.2.4酸氧体、喷墨打印机耗材墨水以及替代进口的防水型打印机耗材墨水等。 辽宁精化科技有限公司依靠其强大的技术能力，及时准确的信息反馈，完善的产品质量保障体系和周到细致的售后服务，赢得了市场和广大用户的认可。与客户平等互惠，精诚合作，共谋发展，共创辉煌。二、实验部分（一）实验原理4- 氯- 2- 氨基苯酚- 6- 磺酸经重氮化，在碱性条件下与-萘酚偶合制得酸性媒介棕PL-R染料。1. 4- 氯- 2- 氨基苯酚- 6- 磺酸重氮化重氮化反应是芳香族伯胺与亚硝酸在低温、酸性条件下作用生成重氮盐的反应。由但是因为亚硝酸正常情况下很难保存所以试验时用盐酸或硫酸与亚硝酸钠反应生成亚硝酸，然后立刻与芳香族伯胺反应9。芳香族、脂肪族和杂环的一级胺都可进行重氮化反应。2.-萘酚成盐3. 偶合芳伯胺的重氮盐与酚或芳胺等作用生成偶氮化合物的反应过程。偶合过程需要注意的事偶合要在低温015下进行，而且需要控制偶合组分略微过量，这样重氮组分就可以反应完全。4. 酸化酸化是使用酸使体系由中性或碱性变成酸性的过程。 （二）实验试剂及规格表2.1 实验试剂及规格名称规格外观4-氯-2-氨基苯酚-6-磺酸40%膏状工业品-萘酚99%黄色菱形粉末。亚硝酸钠98%固土粉末片碱96片状盐酸31%无色液体（三）实验仪器表2.2 实验仪器型号及厂家 名称型号生产厂家电动搅拌DT1C增力搅拌器巩义予华仪器厂酸度计F-20A北京电子仪器科技公司天秤JPT-1型架盘天平上海仪器有限公司烘箱JMGH-5上海仪器有限公司抽虑瓶 2000ml上海电加热套普通ZDHW北京中科奥博（四）产品指标表2.3 产品指标目录指标外观棕褐色粉末状色光（与标准样品比较）微近似强度100%残留物等级3级溶解度（90时）25g/L，时间20s（五）实验步骤及方法1.4- 氯-2- 氨基苯酚- 6- 磺酸重氮化在500mL三口瓶中加150mL水, 搅拌下加入 11.5g 100% 的4- 氯- 2- 氨基苯酚- 6- 磺酸, 加入5ml盐酸,将三口瓶置于冰水中降温，然后加入亚硝酸钠溶液3.5g溶于10ml 水中, 将温度控制在10之下, 亚硝酸钠溶液加后在610反应45min, 用淀粉- 碘化钾试纸检验终点。终点后加入氨基磺酸去除体系中过量的亚硝酸然后过滤, 取滤液准备偶合10 。2.-萘酚成盐在100mL烧杯中加20ml水,加3.5g片碱，加7g 100% 的-萘酚, 升温至70，搅拌至全溶。3.偶合在1000mL三口瓶中加入-萘酚成盐溶液, 搅拌2min, 然后一次性加入上述重氮液, 保持温度8-10全部偶合, 反应50min。4.酸化偶合反应完成后，加盐酸10ml，反应1.5小时后，缓慢升温至60度，加盐酸20ml，反应30min后抽滤，滤饼在88烘干, 粉碎, 打样。三、结果与讨论（一）4- 氯-2- 氨基苯酚- 6- 磺酸重氮化因为重氮盐分析时比较繁琐, 固将其合成染料后, 对染料进行分析，再对结果进行分析。芳香族伯胺的重氮化所使用的无机酸的用量摩尔比一般为n(芳香伯胺) : n(无机酸）= 1:2.25-4.011 , 但是这个重氮化反应的用酸量可以不按此摩尔比加入, 因为4.2.6酸中含有一些游离无机酸,故本实验的重氮化反应阶段的用酸量可以不按照上述摩尔比加入, 我们可以依据4.2.6酸中所含有的游离无机酸量的多少适当地增加无机酸这样就能够确保重氮化反应顺利进行。1.温度对重氮化反应的影响 重氮化反应阶段，加入盐酸5ml, 控制反应时间30min左右。结果见下表： 表3.1 温度对重氮化反应的影响编号批次反应温度/平均染料得量/g色光消耗-萘酚量/(kg/t产品)11-20-323.7微蓝305.023-44-724.3微蓝-290.135-66-1024.7近似289.047-810-1324.2近似290.159-1013-1623.8近似292.7通过上表，在6-10时，染料的色光为近似，消耗的材料最少，得到的产品最多，故6-10为重氮化反应的最佳温度。2.时间对重氮化反应的影响重氮化反应加盐酸5ml, 反应温度控制在610。结果见下表表3.2时间对重氮化反应的影响编号批次反应时间/min平均染料得量/g色光消耗-萘酚量/(kg/t产品)111-123024.4微红284.6213-144524.9近似279.6315-166024.8近似279.9417-187524.8近似280.3519-209024.7近似281.3通过上表，反应时间为为45min后时，染料的色光都达标，但考虑操作的时间的节约，另外45min时 所消耗的材料是最少的的，所以重氮化反应的最佳时间应控制在45min左右。3.盐酸加入量对重氮化反应的影响重氮化反应温度控制在610，反应时间为45min。表3.3 盐酸加入量对重氮化反应的影响编号批次加入盐酸的量/ml平均染料得量/g色光消耗-萘酚量/(kg/t产品)121-221.024.5微红283.2223-242.024.9微蓝-279.2325-265.025.0近似278.9427-287.024.7微红-282.8529-309.024.6微红-282.0通过上表，当盐酸加入量为5.0ml时，所得染料的色光是最接近的，同样条件下所得染料也是最多的，所以重氮化反应的最佳盐酸加入量为5ml。（二）-萘酚成盐-萘酚成盐较简单，而且比较稳定，不需要做条件实验。反应条件为 7g -萘酚加40ml 水、3.5g片碱，升温至70全溶。（三）偶合1.重氮组分与偶合组分的配比对偶合反应的影响偶合反应反应温度6-8，反应时间40min。结果如下：表3.4 重氮组分与偶合组分的配比对偶合反应的影响编号批次n（重氮）:n(偶合)平均染料得量/g色光残留物（级别）溶解度/( g/ L )s131-321.0023.5微蓝2-313 40233-341.0523.7微蓝2-316 40335-361.1023.7近似-2-318 40437-381.1523.9近似325 20539-401.2023.8微蓝-325 20通过上表，重氮组分与偶合组分的配比为1.15:1，即重氮组分应比偶合组分多15%时色光是最接近的，同样条件下得到染料的量也是最多的。2.时间对偶合反应的影响偶合反应阶段，反应温度控制在6-8，重氮组分与偶合组分的投料比为1.15:1。结果如下；表3.5 时间对偶合反应的影响编号批次反应时间/min平均染料得量/g色光残留物（级别）溶解度/( g/ L )s141-423022.9微蓝325 30243-444023.1微蓝325 30345-465024.0近似325 20447-486023.8近似-325 20549-507023.5微蓝-325 20通过上表，反应时间为50min时，色光和溶解度都是最好的，另外所得染料的量也是最多的，故反应最佳时间为50min 。3.反应温度对偶合反应的影响偶合反应阶段，反应时间控制在40min左右，重氮组分与偶合组分的的投料比为1.15:1。结果如下；表3.6 温度对偶合反应的影响编号批次反应温度/平均染料得量/g色光残留物（级别）溶解度/( g/ L )s151-521-323.3微蓝325 30253-544-723.8近似-325 20355-566-824.0近似-325 15457-588-1024.3近似325 15559-6011-1323.8微蓝-325 15通过上表，当温度为8-10时，所得产物的色光为近似，溶解度也是最佳的，对比所得染料的量也是最多的，故反应的最佳温度为8-10。（四）红外光谱图实验最终产物红外光谱图从图中可以看出，3435.50是OH的吸收峰，1596.51,1532.60，1452.19可能是3个苯环骨架震动峰，1552.60,1314.29可能是N=N的吸收峰，1031.38和1013.26可能是SO3H的吸收峰，900之后的应该是不同苯环取代位置和取代基团的峰。这些都与媒介棕PL-R的结构式符合。 媒介棕PL-R的结构式（五）媒介棕PL-R染料的应用媒介棕PL-R染料染色效果图 图中，前三组是用媒介棕PL-R染料染色，第四组使用传统染料染色。通过对比我们看出，酸性媒介棕PL-R染料具有更好的匀染性，他的色泽也较传统染料纯正而且对羊毛的伤害也较小。结 论综合上述实验结果，我们得到的最佳工艺条件为：1、4-氯-2-氨基苯酚-6-磺酸重氮化过程: 反应最佳温度为6-10; 反应最佳时间45 min; 所加入盐酸量为5.0ml 31%的盐酸。2、偶合过程: 重氮组分和偶合组分的最佳比列为1.15，反应的最佳时间为50min，最佳温度为8-10。3、 根据上述最佳工艺条件所做实验实验结果；表4.1 最佳实验结果编号批次平均染料得量/g色光残留物（级别）溶解度/( g/ L )s16124.3近似325 1526224.5近似325 1536324.3近似325 1546424.8近似325 15 参 考 文 献1 王瑾,贺业凯,高淑华,酸性媒介黑P2B染料合成工艺J.辽宁化工,2009,09,13(4).2 史献平,际染料工业发展料及中国染料工业发展对策（上）J.纺织信息周刊 2001 （42).3 史献平,际染料工业发展料及中国染料工业发展对