正文 第8章 “來自印度”的秘密~染料之謎(2)(1 / 2)

1870年德國化學家阿道夫.馮.拜爾用靛紅與三氯化磷反應並進行還原,成功合成了靛藍。[1]1878年馮.拜爾從******合成靛紅,從而完成了靛藍的全合成。1880年他確定出靛藍的化學結構。1880年至1882年期間,馮.拜爾又發展了從肉桂酸和鄰硝基苯甲醛(Baeyer~Drewsen靛藍合成)分別合成靛藍的路線。而早在1881年,德國巴斯夫公司便開始少量生產靛藍,早期采用拜爾的合成法,但造價較高,生產工藝不夠成熟,狀況並不理想。

1890年瑞士蘇黎世的教授卡爾.休曼(KarlHeumann)發展了另一條從******苯甲酸合成靛藍的路線,也就是先讓******苯甲酸與氯乙酸縮合為N~(2~羧****)甘氨酸,然後再經堿熔、脫羧、氧化得到靛藍。1897年BASF公司放棄了拜爾法,改用休曼法進行生產。

1901年,德國的約翰.福萊格(JohnPfleger)改良了休曼的方法,改用從苯胺為原料經N~****甘氨酸和3~吲哚酚生產靛藍。與休曼法相比,福萊格改進法有諸多優點,原料苯胺非常易得,而且反應產率也較高。目前靛藍幾乎全是由人工合成得到的,而合成方法就是以福萊格的改進法為基礎。

靛藍是一種藍色粉末,能溶於熱苯胺,幾乎不溶於水和乙醇。在濃硫酸中呈黃綠色,稀釋後為藍色沉澱;在濃硝酸中呈靛紅色,而後變為紅光黃色。在堿性保險粉還原液中呈淡黃色,在酸性液中無色。

靛藍不溶於水、酸、堿,欲製成染液吸附織物,必須先經過還原作用,成為靛白。靛白可溶於堿液,可以用它來對動物或植物纖維進行上色,染後在空氣中進行氧化,再生成靛藍,附著於纖維上,呈藍色。所以靛藍的染液必須要有還原劑和堿液存在。

生產由苯胺與氯乙酸在硫酸鐵存在下縮合為N——****甘氨酸鐵,而後加入氫氧化鉀進行母液轉化,然後與氨基鈉、混堿進行堿熔生成3~吲哚酚,後經空氣氧化、過濾、粉碎、幹燥和商品化,得到商品染料靛藍成品。

用途靛藍主要用於染棉布或棉紗。農村染坊用發酵法染土布,牛仔褲大都由靛藍染經紗,與白紗交織而成。不經絲光染的棉布稱為毛藍布,可用保險粉法連續浸染,也可染羊毛和絲綢,在地毯和手工藝品有所應用。也用於製食品染料和有機顏料等。靛胭脂和溴靛藍都是靛藍的衍生物。

用於靛藍染料染色的連續經紗染色機已廣泛使用,通過調整染色工藝,可產生不同程度的染料滲透,由此而改變了後續摩擦或水洗褪色處理的效果。靛藍染料是一種還原染料,它不溶於水,需要采用還原劑(一般用保險粉,即連二亞硫酸鈉或硫酸氫鈉)和堿處理使其轉變為可溶的隱色體形式,才能進行棉經紗染色,並將浸軋和中間透風相結合。

使用保險粉會給工藝控製帶來一些麻煩,這是由於保險粉的不穩定性,其曝置於空氣中會被氧化,分解生成酸性的副產物,這需要添加堿來中和,以及需要增加保險粉用量,以維持靛藍染料的化學還原。

為了克服使用保險粉的這些問題,出現了探索研究一些新的染色工藝。在成衣染色方麵,向染色機通入氮氣,即一種惰性氣體,可置換出空氣中的氧。在織物染色中,Brazzoli公司與DyStar公司合作聯合開發的InnoVat/InnoDye係統,它配置有一個真空泵,以抽去設備中的氧/空氣,同時減少了保險粉的用量。一種對環境更為友好的探索,尤其是針對含有化學還原劑的廢水排放會產生環境汙染的情況,則采用靛藍染料的電化學還原方法。目前已完成了還原染料和硫化染料的電化學還原染色的試驗,並繼續在奧地利的一家工廠進行紗線中試染色。這種連續經紗染色技術的延伸,即將上漿工藝與染色工藝相結合,能減少工藝廢水的化學負載,該方法被認為很有前景。此外,回收利用從水洗後處理中去除的靛藍染料的過程得到了簡化。

pH值對靛藍染色的影響非常重要,由於靛藍染料在pH值約為10.5~11.5時是以單離子狀態存在,而pH值為12。5以上時是以雙離子形式存在。在含有過量保險粉的高堿性浴中,雙離子形式的靛藍染料的親和力較低,並隨著pH值提高,棉纖維表麵的負電荷也隨之增加,從而加大了在雙離子靛藍染料與帶電荷纖維表麵之間的陰離子的排斥作用,降低了染料上染率。

單離子形式的靛藍染料在纖維表麵具有良好的親和力和較高的染色上染率,但這又降低了染料在紗芯內的滲透,在使紗線表麵得色量大大增加。當采用高pH值時,以雙離子形式的靛藍染料將具有低的親和力,並因此在紗芯內有較大的染料滲透和較低的紗線表麵得色率。因此在靛藍染色過程中,pH值隨時間發生的變化會影響得色量以及後續靛藍染色紗線的洗淨性能。