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1、新型新型单杂环单杂环偶氮化合物的合成研究偶氮化合物的合成研究一、酸性染料的研究背景一、酸性染料的研究背景1、基本性、基本性质质传统的酸性染料是指含有酸性基团的水溶性染料，而且所含酸性基团大多数是以磺酸钠盐形式存在于染料分子中，仅有个别品种是以羧酸盐形式存在。造气的这类染料都是在酸性条件下染色，故通称酸性染料，又称阴离子染料。染料分子中含有的酸性基团，能与蛋白质纤维分子中的氨基以离子键结合，在酸性、弱酸性或中性条件下适用。酸性染料在结构上大多数是芳香族的磺酸基钠盐，其发色体结构中偶氮和蒽醌占有很大比重，另外还有三芳甲烷、吖嗪、呫吨、靛蓝、喹啉、酞菁及硝酸亚胺等各类发色体。各种结构中的偶氮类酸性染
2、料在品种和产量上都占首位，尤其是单偶氮和双偶氮的最多，包括黄、橙、红藏青以及黑色等各色品种。蒽醌类的耐日晒牢度较好，色泽也鲜艳，注意是一些紫、蓝、绿色染料，尤其以蓝色最为重要，某些蒽醌结构的酸性染料可以在酸性媒介染料的染色中起增色作用。三芳甲烷类以红、紫、蓝、绿色为主，一般耐日晒牢度较差，有些艳蓝品种不耐氧漂，但色泽十分浓艳，湿处理牢度较好。氧杂蒽类酸性染料的色泽和应用性能与三芳甲烷类相似，一般不单独使用，主要用于酸性媒染染料的拼色增艳。酸性染料的均染性和湿处理牢度随燃料结构变化而不同。按染料对羊毛的染色性能，酸性染料可以分为强酸浴、弱酸浴、中性浴染色- 1 -的酸性染料1。2、 、应应用情况
3、用情况毛纺织工业生产所采用的酸性染料数量大、品种多、色谱全，染色工艺简单，易于拼色，现已有各项牢度性能优良的品种，适合各类毛纺织产品加工的需要。丝绸印染使用的酸性染料也占有相当的比重。由于酸性染料染丝绸，色泽鲜艳，均染性优良，牢度质量符合要求，得到广泛应用，有些品种可作拔染印花。适合丝绸加工用的酸性染料新品种不断出现，需用量也日益增多。在针织产品中，弹力尼龙、锦纶袜、尼龙衣裤以及机织的尼龙绸的印染，也多用酸性染料作为主色。在商品中，酸性染料专用于锦纶（聚酰胺纤维）的品种现已形成。有些酸性染料在纺织厂常用以区分纤维品种，在棉布印染厂用作印花色浆的标色剂。除纺织工业外，酸性染料尚有少数品种用于皮革
4、、墨水、造纸、肥皂等制造工业2。3、市、市场场情况情况随着我国纺织印染工业以及皮革、纸张等非纺织品着色的发展，国内对染料的需求量与日俱增。由于合成染料的环境污染问题，国外原来一些重要的生产国家和公司呈现不同程度的衰减，这也促成我国染料工业的快速发展和染料出日迅猛增长。我国己经成为世界上染料第一生产大国，也是染料进出日贸易量最大的国家。- 2 -众所周知，染料是以纺织品印染加工为其卞要消耗对象的。美国用于纺织品的染料耗量占染料总使用量 60 65，而我国仍然高达85左右。2004 年全国印染布 30. 63 亿米，比 2003 年增长约 20，约占全球产量二分之一，全国规模以上印染企业达到 14
5、17 家。关于全球酸性染料产量缺乏具体的报导数字，估计全球产量在1314 万吨(1999 年全球消耗酸性染料 12 万吨，占消耗染料总量18.6。我国是世界上酸性染料产量最大的国家，其次是西欧，产量约 3 万吨(包括德国、西班牙、法国、比利时、瑞士、英国等)，西欧酸性染料进日量约 2. 2 万吨，出日量约 1. 3 万吨。美国酸性染料产量呈现大幅度下降，由 2000 年产量 6000 吨降至 2003 年 2800 吨，仅占美国染料总产量(未包括溶剂染料和荧光增白剂)4. 54%。美国 2003 年进日酸性染料 4930 吨，花费 3760 万美元，进日平均价格为 7626. 8 美元炖;出日
6、酸性染料 1650 吨，创收金额 1620 万美元，出日平均价格为9818. 2 美元川屯。在亚洲，我国台湾省酸性染料产量约 6000 吨，韩国约 4500 吨，印度尼西亚约 3000 吨，日本约 2000 吨。此外，俄罗斯和东欧诸国以及南美、拉丁美洲国家也有一定产量3。4、国内外研究情况、国内外研究情况为了适应锦纶染色与印花，前几年汽巴精化公司推出了 Eriofast染料3，该类型染料含有磺酸基，但不含金属，适用于锦纶和织物和针织物的吸尽法染色，也可用于运动衣、体闲服，还可用于锦纶混纺的吸尽法染色与印花。用于锦纶染色的色泽鲜艳，有高的耐晒牢度，很好的耐湿处理牢度，染料相容性好，重演性优，用于
7、锦纶地毯染色，- 3 -有良好的耐臭氧牢度和抗褪色性，在浅色也有优异耐晒牢度。该染料二原色品种为 Eriofast 黄 R、红 2B、蓝 3R。关于这类新型酸性染料安徽凤阳染化有限公司己着手开发研制。早期锦纶染色一度采用活性分散染料，如前 ICI 公司生产的Procinyl 染料，因牢度性能不佳，尤其耐晒牢度较差而遭弃用。在毛用新型染料方面，原汽巴亲基(CGY)公司于 20 世纪 60 年代和汽巴精化(CIBA)公司于 90 年代先后开发成功投产 Lanasol 染料和Lanaset 染料4，前者有 24 个品种，包括 Lanasol CE 6 个品种(其二原色为Lanasol 金黄 CE、红
8、 CE、蓝 CE )，后者有 15 个品种。韩国 L.1S 公司生产的 Itowol 染料 9 个品种，与 Lanasol 染料具有相对应的品种。国内最先由原天津染化四厂开发成功 Lanasol 系列染料，称之为PW 型。近期杭州恒升化工有限公司投产的丽华素(Lavasol)也属于这种类型染料。此外，安徽凤阳染料化工有限公司和湖北楚源集团华丽化工有限公司也有该系列染料上市。Lanaset 染料国内最早由沈阳化工研究院开发，合成品种有：黄4GN、红 2B、红 G 和藏青 R 等。浙江杭州恒升化工有限公司生产的丽华特(Levat)系列染料也属这种类型，如蓝 2R、黑 B 等。山东德州恒运化工有限公
9、司生产 11 个含澳代内烯酞胺基染料：黄 4GN、黄 2R、红 G、蓝 2R、蓝 2RA、藏青 G、藏青 R、棕 B、棕 G 一 O1、灰 G 和黑B 等。山东青岛隆海化工有限公司投产的改良型中性染料用于代替- 4 -Lanaset 染料，现有 18 个品种，其中有 15 个品种的品名与 Lanaset 染料的品名尾称相同。安徽凤阳染化有限公司对 Lanaset 系列染料也己进行开发5。5、 、发发展展趋势趋势近年来，国内外对酸性染料的研究和开发工作很活跃，仅次于分散染料，其品种增加很快。由于对羊毛、蚕丝和锦纶等纺织品额需求量日益增多，酸性染料的使用量也相应增大。强酸性染料由于湿牢度较差，其使
10、用量逐渐降低；弱酸性染料是需求量较大的品种，也是今后开发的重点，从品种到数量上均应有所增加。当前酸性染料的主要课题是提高产品的染色牢度，减少纤维损伤，降低能耗，提高生产率和减少环境污染。近年来发展了匀染性能和染色牢度兼优的毛用酸性染料新品种，以及羊毛、锦纶用的含杂环结构的酸性染料，开发了锦纶专用系列酸性染料，并在改进现有产品的生产工艺，开发新用途以及发展现有染料的新剂型等方面进行了研究。我国对酸性染料的研究开发不断深入，其生产有了较大增长，相继投产了一系列性能优良的强酸性和弱酸性染料品种，并在助剂配备上取得了进展。酸性染料的研究开发主要集中在一下几个方面：、发展现有染料的新剂型染料新剂型包括液
11、态、低粉尘、易溶于水、对溶液稳定及高浓度的粒状和粉状等。 、开发含杂环基团的新型酸性染料 分子中含氮、硫等杂环结构的染料，具有相当高的摩尔消光系数、- 5 -高的染色强度、更鲜艳的颜色及优良的染色性能。近年来研究和开发了许多含有杂环基团或发色体系的强酸性染料和弱酸性染料，这些基团主要包括噻唑、异噻唑、噻吩、苯并噻吩、四氢喹啉、苯并吲哚及吡啶酮等衍生物。它们即可作为重氮组分，也可作为偶合组分，合成各种结构不同的偶氮类强酸性染料和弱酸性染料。另一发展趋势是在染料分子中引入砜基或磺酰胺等基团，如SO2、SO2CH3、SO2C6H4X、SO2NHR(Ar)等，以进一步提高染料的匀染性能，改进日晒、气候
12、与湿处理牢度。、开发新型染色均染剂随着 ISO14000 的颁布与实施以及国内外市场对生态纺织品和环境保护的要求越来越高，环保型助剂成为国内外纺织助剂厂商竞相开发的产品。常用均染剂中有些品种因含有烷基酚聚氧乙烯醚类和可吸附的有机卤化物，这些物质已经被要求禁用。而环糊精、烷醇酰胺磺基琥珀酸单酯盐和膨胀土均染剂等都是新开发的环保型均染剂。利用表面活性剂的协同复配增效作用，通过将两种或两种以上具有不同性能的助剂复配制成的新品种具有比单组份更优异的性能，这是开发新型均染剂的重要方式。、锦纶专用酸性染料的进展目前，弱酸性染料的需求量在增大，除了衣用织物的染色所需以外，其中相当大的部分是用于锦纶地毯和室内
13、装饰物的染色。酸性染料根据应用的需要向专用方向发展主要有：卜内门公司的 Nylomine染料，分 A、B、C 和 P；美国 C&K 公司的 Nylonthrene 和 Multinyl 染- 6 -料；美国大西洋公司的 Atanyl Floxine、AtlanticAcidFast 染料；汽巴公司的 Tetilon 染料；拜耳公司的 TelonL 和 TelonFast 染料；山德士公司的 Nylosan 染料6。6、参考文献、参考文献1何谨馨， 染料化学中国纺织出版社，2009.1：1542上海市纺织工业局染料应用手册编写组编， 染料应用手册 第 2 分册 酸性染料纺织工业出版社，1983.
14、3 ：1345杨新玮，国内外酸性染料的进展染料与染色，2006 年 4 月，第 43 卷第 2 期：166何谨馨， 染料化学中国纺织出版社，2009.1：169171二、研究方案1、研究目标含芳胺的偶氮染料由于受物理、化学、生物等因素的影响，会诱导分解产生致癌物质。日前己有 23 种芳香胺被禁用，其中影响最大的是联苯胺。因此研究新型的无毒、无污染的环保型染料，是日前一项非常重要的任务。自联苯胺停产以来，用其他类型的化合物代用芳胺合成偶氮染料的研究十分活跃，其中用氨基杂环化合物取代联苯胺合成的染料具有无致癌性、无毒性和色谱广等优点，广泛用于棉、羊毛和聚酞胺纤维等染色，是当今研究的热点.本项目拟通
15、过氨基取代的 1，3，4噻二唑经过重氮化后与苯酚、H 酸的偶合得到四种新型- 7 -的杂环偶氮化合物，期望得到性能良好的染料。2、研究内容、新型杂环偶氮化合物的合成方法、新型杂环偶氮化合物合成的性能检测3、拟采取的实验路线及方案 本项目拟以氨基硫脲、丙酸、苯甲酸、对硝基苯甲酸为原料制得中间体 2-氨基-5-取代-1，3，4-噻二唑，经重氮化后与苯酚，H 酸钠盐在冰盐浴条件下反应偶合制得新型单杂环偶氮化合物，期望得到新性能的染料。这些新化合物经元素分析，IR 确证结构6。4、方案研究的时间计划从确定实验方案到最后的实施以及成品的检测共计划用时三年：2013 年 16 月：主要用于参加各类研讨会，
16、查阅文献和初步拟定实验方案；2013 年 712 月：继续查阅相关文献、资料，进一步完善实验方案至最后确定方案的设计，同时对实验室进行改造；2014 年 16 月：购置相关实验设备并安装，在实验室进行试验；2014 年 712 月：产品的检测，进一步验证实验并加以改进，同时获得准确的产业化生产资料；2015 年 16 月：购买设备并安装调试，同时招聘相关技术人员进行具体操作；2015 年 712 月：生产之前的一些其它必要工作并开始投入生产。- 8 -5、预期研究成果如果研究顺利，按照这三年研究工作的计划展开，而且团队能很好的协作，充分发挥各自特长，认真保质保量完成年度计划的内容，那么预期会按时完成或提前制备出优质价廉的低污染新型杂环偶氮化合物，并且能够初步实现工业化生产，通过更多的实际生产验证其作用。三、三、经费预经费预算算支出科目金额（万元）计算依据1、科研业务参加各相关国际会议，来回机票、食宿等2、实验材料实验过程中使用的各种原料，以及水电费等3、仪器
