乙二胺二鄰苯基乙酸鈉的合成以及在皂洗中的應(yīng)用

于興凱 ，衛(wèi)杰剛，左建民

(1.東華大學(xué)，上海 201610；2.上海喜赫精細化工有限公司，上海 201508；3.寧波雅戈爾日中紡織印染有限公司，浙江 寧波315000)

乙二胺二鄰苯基乙酸鈉的合成以及在皂洗中的應(yīng)用

于興凱1，衛(wèi)杰剛2，左建民3

(1.東華大學(xué)，上海201610；2.上海喜赫精細化工有限公司，上海201508；3.寧波雅戈爾日中紡織印染有限公司，浙江寧波315000)

文章介紹了乙二胺二鄰苯基乙酸鈉(EDDHA)的合成方法，通過質(zhì)譜分析確定了實驗室合成物的分子結(jié)構(gòu)，將其用于活性染料皂洗工藝中，結(jié)果顯示，自制的EDDHA-Na和進口的同類產(chǎn)品具有相當(dāng)?shù)睦味刃阅芎头勒瓷Ч?/p>

乙二胺二鄰苯基乙酸鈉；皂洗劑；防沾色；活性染料；水解染料

乙二胺二鄰羥苯基乙酸鈉(EDDHA-Na)是一種性能優(yōu)異的分散劑，可以廣泛地用于顏料分散、洗滌劑增效、化妝品螯合等領(lǐng)域，是一種高效、無毒、無污染、易降解的環(huán)境友好型分散劑。乙二胺二鄰苯基乙酸鈉具有酰胺基團，可以吸附、結(jié)合水解染料，因此其也特別適用于印染領(lǐng)域，用作活性染料防沾色皂洗劑使用[1]。

乙二胺二鄰羥苯基乙酸鈉的生產(chǎn)工藝有兩種，分別以日本三井化學(xué)為代表的2-氯乙磺酸鈉擴鏈法和以墨西哥喜赫石油代表的乙二胺磺酸鈉擴鏈法。前者可以得到高純度的產(chǎn)品，但是工藝復(fù)雜，成本較高，產(chǎn)品可用于高分子合成、醫(yī)藥等使用。后者只能得到低含量(55%左右)工業(yè)級產(chǎn)品，價格便宜，多用于工業(yè)用途。本研究參考喜赫化學(xué)的生產(chǎn)工藝，在實驗室合成EDDHA-Na。

1 試驗部分

1.1合成試驗

1.1.1藥品和儀器

藥品: 乙二胺(EDA，分析純)，2-氯乙磺酸鈉(分析純)，氫氧化鈉(工業(yè)級)，氯乙酸(分析純)，癸酰氯(工業(yè)級)，乙二胺二鄰苯基乙酸鈉(標(biāo)樣：工業(yè)級)，其它試劑均為分析純。

儀器：S260型立式磁力攪拌器，德國UIC公司 LZN-C 型 減壓蒸餾器，美國Nicolet公司 AVATAR360 FT-IR型傅立葉紅外光譜儀，德國Elementar公司 Vario EL II型熱導(dǎo)元素分析儀，F(xiàn)A2004N型精密天平。

1.1.2乙二胺二鄰苯基乙酸鈉的合成

將15 mL(0.2 mol)乙二胺，80 mL水加到四口燒瓶中，冰浴冷卻至0℃。將56.4 g(0.2 mol)2-氯乙磺酸鈉溶于40 mL蒸餾水中，用30%液體氫氧化鈉中和。將氯乙酸溶液緩慢滴入到乙二胺溶液中，同時滴加30 %氫氧化鈉溶液保持反應(yīng)液pH=12，約2 h滴完。將反應(yīng)液于室溫靜置24 h后，調(diào)節(jié)pH=7，室溫下強烈攪拌，緩慢滴加癸酰氯和催化劑A[2-3]。反應(yīng)過程中保持140℃反應(yīng)16 h，充分反應(yīng)后，將反應(yīng)產(chǎn)物減壓蒸餾。除去其中多余未反應(yīng)的EDA，靜置24 h后分層，取上層紅褐色粘稠物，制得率約為57%。

1.1.3乙二胺二鄰苯基乙酸鈉的測試與表征

(1)紅外光譜分析： 用KBr鹽均勻涂膜，干燥后，用美國Nicolet AVATAR360 FT-IR型傅立葉紅外光譜儀分析產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特征。

(2)元素分析：采用德國Elementar Vario EL II型熱導(dǎo)元素分析儀，分析產(chǎn)物中N、C和H三種元素的含量，樣品分解溫度為850～1050℃，升溫速率設(shè)定為為5℃/min,保護氣體為氦氣。

1.2應(yīng)用試驗

1.2.1材料

織物： 大紅、艷橙、深藍和濃黑色純棉染色針織汗布(未經(jīng)皂洗后處理)，染料分別為活性紅KE-7B 4%(o.w.f.)、活性橙KE-G 4%(o.w.f.)、活性深藍K-R 3%(o.w.f.)和活性黑K-BR 6%(o.w.f.)；漂白后的純棉針織布；純棉標(biāo)準(zhǔn)貼襯織物(棉)。

藥品： 二胺二鄰苯基乙酸鈉EDDHA-Na(自制)、乙二胺二鄰苯基乙酸鈉EDDHA-Na(標(biāo)準(zhǔn)樣品，喜赫化學(xué))。

儀器： PL2006-03型電子天平(梅特勒-托利多公司)，221-5型電加熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱，KLOP-3型標(biāo)準(zhǔn)光源對色用燈箱，BBV-17-200型常溫水浴振蕩小樣機，YMS-12-140型高溫小樣染色機(臺灣瑞比試驗器械)，MO-L型分光光度計(梅特勒-托利多公司)，XV-501S型測色配色儀(瑞士瑞彩公司)。

1.2.2皂洗工藝

皂洗(乙二胺二鄰苯基乙酸鈉用量1 g/L，95℃，20 min，浴比1∶15) →冷水洗→烘干

1.2.3防沾色工藝

漂白純棉針織布沾色[乙二胺二鄰苯基乙酸鈉用量1 g/L，水解活性大紅KE-7B 1%(o.w.f.)，95℃，20 min，浴比1∶15]→冷水洗→烘干

1.2.4牢度性能測試

(1)耐摩擦色牢度:按GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》進行，并按GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》進行評定。

(2)耐皂洗色牢度：按GB/T3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》進行。按規(guī)定工藝條件處理后，干燥、平衡24 h，于Datacolor電腦測色配色儀上測試標(biāo)準(zhǔn)貼襯白布的K/S值，并評定沾色級別。

2 結(jié)果與討論

2.1紅外分析

取輻射頻率為6.5時所得測試樣品的紅外光譜分析，在3428 cm-1波峰處出現(xiàn)了伯胺與酰胺結(jié)構(gòu)影像，待測樣品由締合態(tài)產(chǎn)生的吸收峰與標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸收峰完全疊加；在2919 cm-1和2832 cm-1為兩個對稱苯環(huán)和酰胺基團的伸縮振動吸收峰。實驗室合成的EDDHA-Na的波峰圖與國外標(biāo)準(zhǔn)樣品的波峰特點完全一致[4]。

2.2產(chǎn)物元素分析

將元素分析所得產(chǎn)物中N、C和H的元素含量換算為三種元素的物質(zhì)的量比。產(chǎn)物的N、C和H元素的理論物質(zhì)量比的一致性也是表征待測物與標(biāo)樣的相符性的數(shù)據(jù)，并且隨輻射頻率的增大，實測產(chǎn)物中nN∶nC∶nH越來越接近目標(biāo)產(chǎn)物[5]。

產(chǎn)物中H元素實測值與理論值存在偏差，主要與分析測試環(huán)境有關(guān)，尤其是反應(yīng)產(chǎn)物極易吸濕，影響測試結(jié)果。但從實測的N、C物質(zhì)的量比，可得出測試樣品與標(biāo)樣結(jié)構(gòu)完全一致。合成待測產(chǎn)物與標(biāo)準(zhǔn)樣品的nN∶nC∶nH實測值見表1。

表1 合成待測產(chǎn)物與標(biāo)準(zhǔn)樣品的nN∶nC∶nH實測值

通過紅外光譜分析與元素分析，實驗室合成的EDDHA-Na與國外公司的產(chǎn)品完全具有相同結(jié)構(gòu)，為一種物質(zhì)。

2.3乙二胺二鄰苯基乙酸鈉在皂洗中的應(yīng)用

活性染料色譜齊全，拼色容易，色澤鮮艷，染色工藝成熟，因此被廣泛用于純棉、粘膠纖維等面料的印染加工。但活性染料的活性基團除能與纖維素分子式中的羥基發(fā)生化學(xué)鍵結(jié)合外，還能發(fā)生水解反應(yīng)，生成水解染料，水解染料吸附在纖維上會嚴(yán)重影響織物的色牢度[6-7]。

皂洗主要是通過皂洗劑-染料-纖維三者之間的物理或化學(xué)作用，洗脫沾在纖維上的水解后染料，未與纖維有任何鍵合的染料以及其它雜質(zhì)，最后洗下來的浮色被皂洗劑捕捉，并利用皂洗劑的分散、懸浮、絡(luò)合作用使之不再返沾到織物和纖維上，從而達到提高皂洗牢度同時具有防止沾色、串色的目的[8]。

乙二胺二鄰苯基乙酸鈉(EDDHA-Na)本身是一種分散劑，并含有酰胺鍵，可以牢牢結(jié)合水解染料，從結(jié)構(gòu)上分析，適合作為皂洗劑使用[9]。

按“1.2.2 皂洗工藝”和“1.2.3防沾色工藝”進行試驗，并測試樣品的摩擦牢度(見表2)和防沾色性能(見表3)。

表2 摩擦牢度測試結(jié)果

注：空白—未加皂洗劑，1—皂洗劑為自制乙二胺二鄰苯基乙酸鈉，2—皂洗劑為國外公司生產(chǎn)乙二胺二鄰苯基乙酸鈉。以下同。

表3 沾色測試結(jié)果

表2和表3數(shù)據(jù)顯示，在皂洗工藝中采用實驗室自制的乙二胺二鄰苯基乙酸鈉，其皂洗牢度和防沾色性能完全達到國外同類產(chǎn)品的水平。

2.4生產(chǎn)實踐

為了進一步驗證實驗室自制乙二胺二鄰苯基乙酸鈉的皂洗效果，于2011年7月在浙江雅戈爾印染有限公司染色分廠進行了大試，在J型溢流染色機中共試驗11缸，取得非常理想的效果。皂洗工藝如下：

活性染色后→邊進水邊排水3 min→排腳水→進清水→皂洗(乙二胺二鄰苯基乙酸鈉，1g/L,90℃，10～15 min)→剪樣→水洗→出缸→烘干→測試。

該公司一直使用馬來酸-丙烯酸共聚物作為皂洗劑，換用實驗室自制的乙二胺二鄰苯基乙酸鈉，連續(xù)生產(chǎn)7天，共11缸，經(jīng)該廠質(zhì)檢部門測試，所有指標(biāo)均完全合格。同時，在價格方面，折算成50%含量計算，與馬丙共聚物相比，乙二胺二鄰苯基乙酸鈉價格便宜近2元/kg，在印染加工企業(yè)面臨各種生產(chǎn)成本不斷上升的壓力下，乙二胺二鄰苯基乙酸鈉作為皂洗劑更有優(yōu)勢。

3 結(jié)論

實驗室合成的乙二胺二鄰苯基乙酸鈉在分子式結(jié)構(gòu)上與國外廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品完全一致。將自制的乙二胺二鄰苯基乙酸鈉應(yīng)用于活性染料的皂洗工藝，皂洗牢度和防沾色效果接近于目前常用的馬丙共聚物，并在價格上顯示出巨大優(yōu)勢。

[1] 馬克·歐文斯.乙二胺二鄰苯基乙酸鈉的制造、性能和分析[M].北京: 輕工業(yè)出版社，2009 .

[2] Guth C. Process for washing off prints or dyes on cellulosic textile materials.US， 5490866[P].1996—02—13

[3] Honser N E, Leuck J F, Balehin T J. Stain blocking agent US，5820638[P].1998—10—13.

[4] 徐慧蘭. 常用元素分析方法在表面活性劑成分剖析中的應(yīng)用手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1999.

[5] 小谷卓.活性染料的短時間清洗[EB/OL]. http://www.kotani-chemical.co.jp/cn/01_seiren0301spring.html.

[6] K李偉忠等.乙二胺二鄰苯基乙酸鈉在氧漂穩(wěn)定劑中的應(yīng)用研究[C].第二屆中華紙業(yè)漿紙技術(shù)論壇,論文合集 ，2010.

[7] (意)Ken Shabul著，徐元巨等譯.印染助劑新品種的開發(fā)現(xiàn)狀[M].北京: 紡織工業(yè)出版社,2008.

[8] 陳穎譯.活性染料的水解及洗除[J].印染，2006，32(5):50—51.

[9] Abel H. Detergent composition for washing off dyeing stained with fibre—reactive dyes. US， 4545919[P].1985—10—8.

SynthesisofEDDHA-NaandApplicationinReactiveDyesSoapingProgress

YuXingkai1，WeiJiegang2，ZuoJianmin3

(1.Donghua University,Shanghai 201620,China;2.Shanghai Xihe Fine Chemicals Co.,Ltd.,Shanghai 201508,China;3.Youngor Sunrise Textile Dyeing & Finishing Co.,Ltd.,Ningbo 315000,China)

The synthesis method of Ethy Diaminedhephen Acetic-Na (EDDHA)was introduced.The molecular structures of EDDHA-Na was identified with the methed of analysis on mass spectrometry(MS).At last, the application in reactive dyes soaping process was discussed. The result shows that the properies of EDDHA-Na made in laboratoring is similar to imported products，such as fastness property and anti-staining effect.

Ethy Diaminedhephen Acetic-Na；soaping agent；stain-resisting；reactive dyes；hydrolytic dyes

TS193.7+1

A

1009-3028(2012)03-0028-04

2012-04-11

于興凱(1984—)，男，浙江湖州人，博士研究生。