有機(jī)顏料黃的合成研究現(xiàn)狀

 摘要:綜述了有機(jī)顏料黃的種類、特點(diǎn)及應(yīng)用,對(duì)異吲哚啉酮、苯并咪唑酮、聯(lián)苯胺黃等有機(jī)顏料黃的合成方法作了簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞:顏料黃;異吲哚啉酮;合成方法      選擇----玉隆

    隨著精細(xì)化工的發(fā)展,有機(jī)顏料的發(fā)展極為迅猛。有機(jī)顏料的年產(chǎn)量從2000年的21萬(wàn)t提高到2010年的46.84萬(wàn)t,成倍增長(zhǎng)。有機(jī)顏料廣泛應(yīng)用于印刷品、汽車制造工業(yè)、涂料工業(yè)、高分子材料加工業(yè)及紡織纖維等多個(gè)行業(yè)。黃色有機(jī)顏料(有機(jī)顏料黃)是其中受歡迎的品種之一。從20世紀(jì)50年代至今,科研人員對(duì)有機(jī)顏料黃的合成工藝和應(yīng)用性能不斷進(jìn)行改進(jìn),使其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大。在此綜述了有機(jī)顏料黃的種類、特點(diǎn)及應(yīng)用,簡(jiǎn)單介紹了異吲哚啉酮、苯并咪唑酮、聯(lián)苯胺黃等有機(jī)顏料黃的合成方法。

1. 有機(jī)顏料黃的種類、特點(diǎn)及應(yīng)用         選擇----玉隆

 有機(jī)顏料黃種類很多,主要包括異吲哚啉酮顏料、苯并咪唑酮顏料、聯(lián)苯胺黃顏料、偶氮酸性黃顏料、聚乙烯酮偶氮顏料等[1],廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、紡織、印刷油墨等行業(yè)。通過(guò)改變有機(jī)顏料黃內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu),可以制備出顏色鮮艷、具有優(yōu)異的耐熱性能、耐氣候牢度、耐溶劑性能的有機(jī)顏料,在汽車面漆、工程塑料、樹(shù)脂及纖維制品等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。異吲哚啉酮類有機(jī)顏料屬于有機(jī)顏料,是近年來(lái)被使用和研究得多的顏料之一,其色彩鮮艷、明亮、著色力強(qiáng),具有優(yōu)異的耐溶劑性、耐酸性、耐光性和耐熱性,品種繁多[2],包括顏料黃109、顏料黃110、顏料黃139等。顏料黃109呈綠光黃色,主要用于油漆、油墨和塑料,不僅可以調(diào)制汽車漆,還可調(diào)制建筑漆、乳膠漆、塑料[3]、油墨等。顏料黃109調(diào)制的油漆具有優(yōu)異的耐再涂性和耐曬牢度,而顏料黃109調(diào)制的油墨不僅具有良好的耐熱性,且耐**處理。顏料黃110是一種紅光黃色有機(jī)顏料,用于塑料中具有優(yōu)異的耐曬性、耐氣候牢度、耐滲色性和耐溶劑性[4]。有機(jī)顏料黃中用途廣泛的除了異吲哚啉酮類外,還有很多其它的有機(jī)黃色顏料,如苯并咪唑酮顏料、聯(lián)苯胺黃系列有機(jī)顏料等,其中苯并咪唑酮顏料也是一類高性能黃色顏料[5],包括顏料黃120、顏料黃180、顏料黃181等。聯(lián)苯胺黃系列有機(jī)顏料是在20世紀(jì)30年代末、40年代初投入市場(chǎng)的,且發(fā)展極快,但由于聯(lián)苯胺黃系列顏料在200~240曟時(shí)會(huì)分解,其應(yīng)用在一定程度上受到了限制[6]。通過(guò)改進(jìn),生產(chǎn)出了聯(lián)苯胺黃的第Ⅱ代品種[7],包括C.I.顏料黃12、顏料黃114、顏料黃106等,具有更優(yōu)異的著色力、耐牢度及耐溶劑性能,廣泛應(yīng)用于油墨工業(yè)。隨著研究的不斷進(jìn)展,性能優(yōu)異的黃色有機(jī)顏料層出不窮,如偶氮酸性黃顏料[8]、聚乙烯酮偶氮顏料[9]等。通過(guò)研究者對(duì)其不斷的改性研究,其性能更是日趨完善。    選擇----玉隆

2.有機(jī)顏料黃的合成

2.1異吲哚啉酮類

    英國(guó)一家化學(xué)公司報(bào)道了異吲哚啉酮類有機(jī)顏料,Elvidge等[10]和Clark等[11]對(duì)異吲哚啉酮環(huán)進(jìn)行了一系列研究,接著這家公司又相繼發(fā)表了很多有關(guān)異吲哚啉酮類有機(jī)顏料制備方法的**。早期的異吲哚啉酮顏料栺的結(jié)構(gòu)通式如右圖。英國(guó)ICI公司提出的合成這種早期異吲哚啉酮顏料的方法,是由鄰苯Ⅱ甲酰亞胺與Ⅱ元胺以2:1的配比進(jìn)行縮合制得[12], 該合成工藝雖然簡(jiǎn)單,但是合成的異吲哚啉酮顏料在著色力及應(yīng)用牢度方面還有所欠缺。20世紀(jì)50年代,為了提高該類顏料的著色力及應(yīng)用牢度,瑞士Geigy公司在異吲哚啉酮類有機(jī)顏料分子兩邊的苯環(huán)上各自引入4個(gè)氯原子[13],其改進(jìn)的合成方法是:先由苯酐與氯氣在煙酸存在的條件下制備得到四氯苯酐,再由四氯苯酐在鉬酸銨催化下與尿素反應(yīng)制得3-亞胺-4,5,6,7-四氯異吲哚啉-1-酮,后在硝基苯溶劑中與二元胺進(jìn)行縮合制得有機(jī)顏料黃Ⅱ。正是由于在苯環(huán)上引入的氯原子,再加上分子中氫鍵間的作用,提高了異吲哚啉酮顏料的著色力及應(yīng)用牢度,同時(shí)使得有機(jī)顏料黃Ⅱ具有優(yōu)異的耐熱、耐候、耐溶劑及化學(xué)物質(zhì)性能。但是該工藝中,四氯苯酐與尿素在鉬酸銨催化下生成的中間產(chǎn)物3-亞胺-4,5,6,7-四氯異吲哚啉-1-酮中含有許多不易分離的雜質(zhì), 而且這些雜質(zhì)對(duì)顏料色光和耐曬性能有一定影響。為此,Geigy公司在此基礎(chǔ)上對(duì)該工藝進(jìn)一步改進(jìn):采用鄰苯Ⅱ氰為原料,先制備出四氯鄰苯Ⅱ氰,再在氫氧化鈉的甲醇-水溶液中與氨氣反應(yīng)制得3-亞胺-4,5,6,7-四氯異吲哚啉-1-酮,在硝基苯溶劑中與Ⅱ元胺反應(yīng)制得有機(jī)顏料黃Ⅱ[14]。改進(jìn)后的工藝成功避免了中間產(chǎn)物3-亞胺-4,5,6,7-四氯異吲哚啉-1-酮中的雜質(zhì)對(duì)顏料色光及耐曬性能的影響,但是在制備四氯鄰苯Ⅱ氰時(shí),高達(dá)400~500曟的反應(yīng)溫度以及對(duì)催化劑活性炭細(xì)度的嚴(yán)格要求,使得該方法對(duì)設(shè)備要求過(guò)于苛刻,從而導(dǎo)致無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題,合并后的Ciba-Geigy公司, 再度對(duì)有機(jī)顏料黃Ⅱ的合成工藝進(jìn)行改進(jìn):仍然以苯酐作為原料,先合成四氯鄰苯Ⅱ甲酰亞胺后,再與五氯化磷反應(yīng)制得3,3’,4,5,6,7-六氯異吲哚啉-1-酮,后在Ⅱ氯苯溶劑中與Ⅱ元胺反應(yīng)制得有機(jī)顏料黃Ⅱ[15]。     選擇----玉隆

該合成工藝原料容易獲得,成本較低,反應(yīng)條件不苛刻,產(chǎn)品較易純化,同時(shí)解決了之前兩種合成工藝的缺陷。20世紀(jì)70年代中期,Ciba-Geigy公司將商品化的有機(jī)顏料黃Ⅱ投入市場(chǎng)。其優(yōu)異的性價(jià)比使得異吲哚啉酮顏料[16]廣受關(guān)注,之后,眾多國(guó)內(nèi)外專家紛紛投入對(duì)該類顏料的研究,不少**[17]也相繼被發(fā)表出來(lái)。

2.2 其它黃色有機(jī)顏料

    瑞士Clariant公司是苯并咪唑酮顏料的主要生產(chǎn)者,他們?cè)缙诘难芯堪l(fā)現(xiàn)在顏料分子中引入酰亞胺基團(tuán)可以增強(qiáng)耐溶劑性和耐遷移性,后來(lái)在顏料分子中引入五元環(huán)和六元環(huán),其中苯并咪唑酮基團(tuán)效果比較明顯。研究證明在顏料分子中引入雜環(huán)對(duì)顏料的性能是很有益的[18]。瑞士Clariant公司合成苯并咪唑酮黃色顏料的方法是先將芳胺重氮化,再加入到偶合組分中進(jìn)行偶合[19]。聯(lián)苯胺黃顏料的合成方法也是先重氮化,再進(jìn)行偶合。其重氮組分是3,3’-Ⅱ氯聯(lián)苯胺或者2,2’,5,5’-四氯聯(lián)苯胺,但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),3,3’-Ⅱ氯聯(lián)苯胺有毒性,且可能是潛在的致癌物質(zhì),所以在合成中被限量使用。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局認(rèn)為,2,2’,5,5’-四氯聯(lián)苯胺的毒性遠(yuǎn)在3,3’-Ⅱ氯聯(lián)苯胺之上,因此放寬了該類染料合成中3,3’-而氯聯(lián)苯胺用量限制。為了進(jìn)一步改善聯(lián)苯胺黃的應(yīng)用性能,研究者采用了三種方法對(duì)其進(jìn)行改性:(1)用兩種或兩種以上的偶合組分與重氮組分偶合,這樣可以取得雙重效果;(2)對(duì)顏料的表面進(jìn)行處理,可以改進(jìn)顏料的著色力、透明度和分散性;(3)改變顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu),不僅可以改變顏料的著色性能,還可以縮小顆粒尺寸[20]。

3.結(jié)語(yǔ)             選擇----玉隆

顏料廣泛應(yīng)用于油墨工業(yè)、涂料工業(yè)、塑料及紡織工業(yè)中。有機(jī)顏料黃的豐富多彩使顏料品種更加繁多。隨著市場(chǎng)對(duì)有機(jī)顏料黃的需求日益增加,開(kāi)發(fā)新的合成工藝,降低其生產(chǎn)成本,增強(qiáng)其著色能力,提高有機(jī)顏料黃的性價(jià)比,是今后研究工作的重中之重。