向华理论
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为了使配制的墨水性能达到一定的性能指标要求,配制墨水用的染料必须有足够高的纯度,即染料中的残留中间体副产物及无机盐含量应低于100mg/kg。为此,用于墨水的染料,在生产过程中,就应对原料、生产设备、生产工艺加以严格控制。在原料上,纯度为求达到最高,水要求用纯水。在设备上,要求工艺条件实现自控,设备清洁,无污物杂质。合成工艺条件应合理,使产品中尽量无残留中间体和副产物。但是,无论对原料、设备、生产工艺如何加强控制和管理,产品中都难免会含有中间体、副产物及反应过程中产生的无机电解质,这些杂质将会严重影响墨水的质量,所以在墨水配制前,还必须对染料进行精制处理。精制处理的方法通常有以下几种。
一、             醋酸钠—乙醇法
该方法是先用醋酸钠置换出染料中的氯化钠,再利用醋酸钠可以溶解于乙醇而染料不溶的原理,把染料和醋酸钠分开,从而得到纯净的染料。本方法主要适用于直接染料的精制处理。
将需要精制的直接染料,加热水使其完全溶解,水量应尽量少。然后立即进行过滤,以除去少量不溶物。在滤液中加入饱和量的醋酸钠,溶解后,冷却、盐析。重复这样的操作2~3次,混在染料中的氯化钠被醋酸钠置换。将只含醋酸钠的染料滤饼干燥、研磨后,以10倍量的无水乙醇回流30min,趁热将回流液过滤,并用热的无水乙醇洗涤、过滤,直至无醋酸根离子检出为止,滤饼烘干后,即得精制染料。
欲检测精制过程中染料的纯度,可将每次盐析所得染料配成一定浓度的溶液,用分光光度计测定其在最大吸收波长下的吸光度,至该值不变即可认为该染料精制完毕。
醋酸根离子的检出,可采用氯化铁法。取10g FeC13·6H2O溶于5mL、浓度为6mol/L的盐酸溶液中,然后用蒸馏水稀释至100mL,配制成10%氯化铁溶液。取乙醇洗液10滴置于表面皿中,加入数滴三氯化铁溶液,如表面皿中的液体呈红色表示有醋酸根离子。再加6mol/L盐酸溶液4~6滴,红色褪去。检出限量为10ug醋酸,最低浓度200mg/L。
二、             二基甲酰胺溶解、丙酮(或氯仿)析出法
该方法是利用染料易溶于二甲基甲酰胺而无机盐不溶的原理,将染料和无机盐分离。本方法适用于大多数含磺酸基的染料,尤其是适用于活性染料的精制提纯处理。
将需要精制的染料,加入二甲基甲酰胺溶解,用量以恰好使染料全部溶解为宜。将染料溶液过滤,在所得滤液中加入丙酮或氯仿,染料析出,过滤沉淀液,将所得滤饼干燥,即可得精制染料。为减少丙酮或氯仿的用量,可将所得滤液在未加入丙酮或氯仿前进行适当浓缩。
三、    重结晶法
对于不溶于说的染料或颜料,用重结晶法进行精制比较简单。常用的有机溶剂为苯、甲苯、氯仿、丙酮、乙醇等。这些溶剂使用前应当进行脱水处理。
将称好的染料或有机颜料放入滤纸中,再放入脂肪萃取器内,加入适当溶剂,萃取3~4h,得到的萃取液,静置过夜,使萃取液中的染料结晶,萃取液过滤,得到的滤饼用少量蒸馏水洗涤数次,将所得滤饼在真空干燥器内干燥,即得到精制的纯染料。
该方法虽然方便,但存在着一定的缺点,即只能分离染料和助剂,不能把混合染料分离成单一组分的染料。此外,在进行混合染料的精制时,常常会由于各染料在所使用的有机溶剂中溶解度不同,而使所得到的精制染料改变了原来染料中各组成染料的比例关系。
四、    色层分离法
色层分离法可以完全分离染料和有机颜料中的各个混合组分、异构体、有色杂质等,适用于各种染料及有机颜料的分离。色层分离法通常包括纸层层析法、薄层层析法和柱层层析法。其中,纸层层析法、薄层层析法由于分离的量很少,所以在多数情况下是被用来进行染料的定性检验。柱层层析法常被用来进行染料的分离提纯。
柱层层析法主要是利用染料中的各组分在吸附剂和洗脱剂之间的分配关系不同而达到分离的目的。常用的吸附剂有氧化铝和硅胶,细度一般为100~200目。吸附剂使用前应烘焙脱水,使吸附剂活化。选择洗脱剂,可参考薄层层析法中使用的展开剂,也可以选一系列有机溶剂,按极性大小,从小到大顺序洗脱。其操作步骤如下:
(1)装柱:在玻璃管柱的下端放少量脱脂棉或玻璃棉,然后称取经活化的硅胶,加于漏斗中,轻轻漏斗中,轻轻敲打柱壁,硅胶装完后,再敲打5~10min,使吸附剂尽量装实。
(2)加样:称取需要精制的染料或有机颜料,加溶剂使其溶解,与少量吸附剂混合,待溶剂挥发后,将吸附剂与被精制染料试样的混合物加到柱中,最后取少量脱脂棉盖在试样上面。
(3)洗脱:将选好的洗脱剂加入滴液漏斗中,使洗脱剂保持一定流速从柱子顶端加入。洗脱时柱子顶端应保持0.5~1cm高度的洗脱剂。将洗脱出来的染料溶液除掉洗脱剂,即为所需要的单一组分的染料。
装柱是柱层层析法操作中的关键步骤,柱装的好坏对分离效率和结果都有影响。装柱方法有湿法和干法两种。湿法装柱是把吸附剂加适量的洗脱剂,调成糊状,待气泡消失后,装入柱中。干法装柱常常是用一个下端拉细的漏斗,在漏中放入吸附剂,轻轻敲击柱壁,使吸附剂慢慢装入柱中,待吸附剂装完后,继续敲击片刻。无论采用哪一种方法装柱,都要尽量把柱子装均匀,不能有气泡。所用玻璃管柱,可根据被分离试样的多少来选择。一般吸附剂的用量为被分离样的30~50倍,可根据被分离法试样中组分分离的难易程度而定。装柱高度为直径的20~30倍。
五、    耐滤膜分离
前面所述的染料、有机颜料的精制方法的缺点在于:有机溶剂用量大,分离操作复杂,所得染料纯度不高,不利于环境保护,适合实验室小规模精制染料,不适合墨水用染料、有机颜料的工业化精制、提纯。
墨水用染料是高纯度的无盐(低盐)颜料,采用常规的化学、物理方法难以达到染料精制提纯效果。采用膜分离技术对染料的除盐、去杂,具有高效节能的优点,是十分经济的先进技术。20世纪80年代初,国际上一些著名的染料公司就已大规模地采用膜分离系统来生产水溶性染料,近年来国内的相关部门、企业也开始研究、采用该项技术来分离提纯染料。利用膜分离技术可生产低盐、储存稳定性良好的液体染料。
纳滤分离膜的孔径与性质对分离质量、分离效率等有着重要影响,孔径太小,分离效率低,要经常清洗膜系统,且高价离子的无机电解质不易分离。孔径太小,分离效率虽然提高,但容易造成水溶性大的小分子染料流失,使产率降低,染液强度低。选用不同性质的膜,还可以去除染料中残留的中间体或副产物。
纳滤过程中所用的染料,最好为染料合成后未盐析加工的,并且不加无机盐及其他分散剂等添加剂的半制品染料。否则膜分离系统负担重,分离效率低,需要经常清洗膜系统,染料精制效果差。纳滤分离时,将染料于溶解锅中加纯水搅拌,成为一定浓度的溶液,将染料溶液的pH值调节到合适范围,经过几次初过滤,去除不溶性杂质,设置操作参数,然后开机进行纳滤分离机上的循环次数和加水量,当物料检测参数达到要求后,放出物料。得到的产品,经调整浓度,再通过精滤,得到最终产品。为了保证纳滤的分离效果和效率,应根据纳滤分离液情况,定期清洗纳滤分离膜系统。
由于纳滤分离膜的清洗十分困难,为了保证所得产品颜色的纯正,红、黄、蓝、黑色染料应各用一条单独的纳滤分离生产线。

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您正在阅读的是:水基型喷墨打印墨水色料的精制
waterfaerie 发表于:2008-11-29 12:0:14
分类:向华看水基世界
关键词:水基型喷墨打印墨水色料的精制  
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