高性能有機顏料喹吖啶酮合成新工藝的研究

喹吖啶酮是高性能有機顏料的代表性品種之一,具有優異的耐熱、耐氣候、耐溶劑、耐遷移等性能。其顏色獨具魅力,色譜含蓋金黃色、緋紅色、茶色、大紅色、品紅色和紫色。主要應用于高檔汽車漆、高檔油墨、高分子材料等領域。喹吖啶酮對皮膚、眼睛均無刺激,屬于環保型色素。喹吖啶酮顏料由美國杜邦公司率先開展研究開發,于1958年成功的啟動了工業化生產并推向市場。它體現出的性能和工業化技術難度遠高于普通有機顏料。

目前其核心技術主要由德國BASF、瑞士CLARIANT,日本DIC(大日本油墨)、美國SUN CHEMICAL等公司所壟斷。本文以高性能有機顏料喹吖啶酮為研究目標,研究合成制備新工藝和新技術,探索和破解喹吖啶酮顏料工業化核心技術,開發出系列具有國際前列水平的產品。主要內容如下：　　

⑴選擇以丁二酸二甲酯為起始原料,以甲醇鈉為催化劑,在道生溶劑中,通過Claisen condensation反應和Dieckman cyclization反應,優化加料方式、反應溫度、反應時間、反應壓力等條件,高產率(90-92％)合成了喹吖啶酮中間體DMSS?！　?/p>

⑵以新型稀土金屬絡合物為催化劑,取代傳統的質子酸(硫酸、鹽酸及冰醋酸等),催化合成喹吖啶酮合成工藝中的關鍵反應,即DMSS與芳胺的縮合反應,其收率由原來的92-94％提高到98％以上,純度由95-96％提高到99％以上,并且實現了近似等摩爾投料,降低了工藝中芳胺用量,避免了芳胺殘留影響以后反應的進行,簡化了環保工程壓力,同時使得顏料化過程易于實現,最終產品的各項質量指標明顯提高。同時,消除了傳統縮合反應所生成副產物對顏料結晶性能的影響?！　?/p>

⑶系統研究了道生溶劑中的熱閉環反應和氧化反應的反應條件及影響因素,對加料方式、反應溫度、反應時間、投料比例等條件進行了優化。實現了閉環反應工藝的創新,相比傳統的“多聚磷酸閉環法”(收率88％),本方法反應收率顯著提高(93-94％),其氧化反應的轉化率達到了97-98％,產品純度顯著提高?！　?/p>

⑷研究了喹吖啶酮顏料晶體形成的機理。形成一種優化創新的γ-型結構晶體制備方法,不經歷中間狀態的不穩定的α-型結構,不需要使用DMF溶劑作為處理介質,來得到γ-型結構。而是使用本項目發明的特殊的顏料化方法—晶型誘導劑,在實施將二氫喹吖啶酮轉化為喹吖啶酮的氧化過程中,直接得到了純正的γ-型結構的顏料。簡化了工藝,縮短了生產周期。發明了一種制備固態溶液產品的新方法,并以此合成出了一種和國外產品相似的固態溶液樣品,同時開發出了一種新型晶體結構的固態溶液產品?！　?/p>

⑸研究了喹吖啶酮顏料粒子的表面改性機理,探索了顏料表面改性方法,采用合適的超分散劑對大粒子的γ-喹吖啶酮顏料實施表面處理,使用超分散劑和其衍生物的協同作用,對小粒子的β-型喹吖啶酮顏料實施表面處理,均實現了接近“牛頓流體”的流變學性能,滿足了高檔汽車漆的使用要求?！　?/p>

⑹設計和實施了工業化生產裝置,采用先進合理的工程設備,形成先進的集成化工業化清潔化生產技術,相比傳統的PPA法工藝,減少了工藝步驟,縮短生產周期,產品質量顯著提高,實現了溶劑全部回收循環使用,循環回收率達到,道生98％以上,甲醇96％以上,苯胺97％以上,實現了對環境的保護和清潔化生產,具有高效節能的特點?！　?/p>

⑺在國內首次設計并建立了喹吖啶酮熱閉環工程體系,并在百合花集團實施,成為繼巴斯夫公司之后掌握該技術的企業。本項目所涉及的喹吖啶酮產品具有較高的耐光、耐候、耐熱、耐溶劑等性能,同時滿足了高檔汽車漆應用的流變學性能及其分散性能,其品質達到BASF公司同類產品的水平,必將取得良好的社會效益和經濟效益。