有机颜料黄PY110合成工艺的现状

刘建东(先尼科化工(泰兴)有限公司，江苏 泰兴 225400)

0 引言

有机颜料作为一种特殊的色料，因此，作为胶印油墨、凹版印刷油墨、柔性版印刷油墨、塑料用着色剂、涂料、彩色调色剂、滤色器用彩色滤光片用抗蚀剂油墨、喷墨油墨等着色组合物，其用途极其广泛。当前有机颜料不但品种众多，而且红、黄、蓝色普齐全[1]。有机颜料同时又具备体质轻、着色力高、易分散的优点，可又普遍存在耐温、耐晒、耐气候性差的缺陷，不能满足户外涂料、户外油墨等领域的使用要求。因此，具备耐温性、耐晒性、耐候性的同时又具备良好的色饱和度和着色力等优点的高品质有机颜料被市场迫切需求。

为了适应市场需求，使颜料具备优良的色饱和度和着色力以及改善耐气候性、耐光性、耐热性和耐化学性等耐久性等性能，出现了异吲哚啉酮高性能有机黄颜料，主要品种有颜料黄PY109、PY110、PY138等，该类颜料是一种重要的有机颜料，颜色纯净，具有商业价值的是绿光黄色和红光黄色。目前主要用于油漆，油墨以及塑料的着色，具有优异的耐热性、耐光性和耐溶剂性能，本文以具有代表性的颜料黄PY110为研究对象，介绍了合成工艺路线，为制备合成有机颜料黄提供理论支持。

1 有机颜料黄PY110的简介

1.1 有机颜料黄PY110的概述

有机颜料黄PY110简称颜料黄110，别名为C.I.颜料黄137，CAS号为5590-18-1，分子式为C22H6Cll8N4O2，状态为黄色粉末，结构式如图1所示。

图1 有机颜料黄PY110的结构式

1.2 有机颜料黄PY110的性质

颜料黄PY110是红光很强的黄色有色有机颜料，其各项牢度性能都很好，被认为是所有红光黄色有机颜料中性能最好、红光很强的一种有机颜料。另外，颜料黄PY110是黄色有机颜料中耐晒牢度和耐候性最好的品种之一，着色力中等，用于聚烯烃着色时，1/3标准深度的高密度聚乙烯的耐热性达250℃/5min，与5%的钛白粉配制1/25标准深度的聚氯乙烯耐晒牢度可达7-8级、耐热性为260℃/5min。其主要的物化特性如表1所示。

1.3 有机颜料黄PY110的用途

颜料黄PY110凭借其优异的耐光、耐气候牢度及耐热、耐迁移性等性能使其具有广泛的用途，主要用于涂料、油墨、塑胶及合成纤维。在涂料行业中，主要用于高档工业漆和汽车漆，其耐晒牢度和耐气候牢度、耐再涂性极佳；在塑料工业中，颜料黄PY110在塑料注塑中显示优异的热稳定性能和耐光牢度，特别适用于聚烯烃、聚苯乙烯、软质聚氨酯等高分子材料等塑料着色、丙纶纤维的原液着色以及原液尼纶和聚脂纤维的着色，在塑料行业中，颜料黄PY110的应用状况如表2所示。

表1 有机颜料黄PY110的主要物化特性

表2 颜料黄PY110的应用状况

2 有机颜料黄PY110的国内外发展现状

当前，中国已成为世界上有机颜料的产量较大的国家，主要产品为价格较低的经典颜料，但性能好、价格高的高质量产品存在供求缺口，主要依靠国外进口[2]。为了在中国本土加工生产具有高经济附加值的高性能有机颜料，中国企业开始优化产品生产工艺流程，提高产品利用率[3]。目前，我国生产的高性能颜料质量与国外也还存在差距，如在安全性及品质要求较高的食品包装用油墨，以及高耐候性牢度的汽车漆等方面，国产颜料很大程度上仍满足不了我国高端市场的需求。随着我国有机颜料生产企业对发展高性能颜料越来越重视，以及在中间体、颜料合成技术的突破和掌握，预计在今后一段时间内，我国有机颜料的出口量会继续增加，而对高性能有机颜料的进口依赖性将会有所下降。随着环保意识的提升，高性能、环保型有机颜料是未来的发展趋势，经典有机颜料的色彩较鲜艳，但其耐光性、耐热性等性能无法达到不断扩展的应用领域所要求的水平。高性能有机颜料使用时展现出更优异的物理化学特性，既具有经典有机颜料颜色鲜艳、色强高的优点，又能满足中高档涂料、油墨、塑料等领域对耐光性、耐热性、耐溶剂性等更高性能的要求，从而成为有机颜料发展的趋势。高性能有机颜料可分为苯并咪唑酮、大分子等多个系列，各系列产品的耐热、耐光等性能不尽相同，主打颜色也有所差异，对于苯并咪唑酮系列颜料，其主打色为黄色和橙色。苯并咪唑酮系列黄色颜料中性能较高的颜料主要有颜料黄PY110、PY109以及PY138等，为了生产高性能、环保型有机颜料，国内外对颜料黄的合成工艺方法研究颇多。

3 有机颜料黄PY110的合成工艺方法

3.1 有机颜料黄PY110的传统合成工艺方法

有机颜料黄110最早报道于美国公司，但最早推出该颜料的是瑞士的Ciba-Gneigy公司，该颜料是20世纪60年代中期，继喹吖啶酮颜料和二噁嗪颜料以后发展起来的一种新颜料，国内外学者针对有机颜料黄PY110的合成工艺方法研究颇多，常见有机颜料黄110的传统合成工艺方法主要有以下几种，如表3所示。

表3 有机颜料黄PY110的传统合成工艺方法

3.2 有机颜料黄PY110的新合成工艺方法

为了解决传统合成工艺中存在的技术问题与不足，克服传统工艺中存在的合成路线长、收率不高、成本较高、工艺时间长、污染重等问题，国内外纷纷开始研究得到有机颜料黄PY110的新合成工艺方法，目前，国内提出新的合成工艺方法，即：采用由四氯邻苯二甲酸酐与尿素制得的四氯邻苯二甲酰亚胺为原料，在少量催化剂的作用下与对苯二胺在溶剂中直接胺解，得到中间体，然后与PCl5进行缩合，最终得到颜料黄PY110。具体合成工艺路线如下所述：

步骤1：使用四氯邻苯二甲酸酐为原材料，在溶剂二甲苯或二氯苯中与尿素于温度130～150℃下进行反应，或者与氨气反应生成邻苯二甲酰亚胺。

步骤2：用步骤1生成的四氯邻苯二甲酰亚胺在二甲苯或二氯苯溶剂中加入少量碱性或酸性催化剂，然后与对苯二胺反应，生成化合物(I)，结构式如图2所示。

图2 合成工艺路线

其中，反应温度控制在70～90℃，因为温度过低不易反应，温度过高反应产物易分解；反应时间控制在3～4h，由于时间过短该反应可能没有完成，时间过长则生成的杂物变多。

步骤3：用步骤2生成的化合物在二甲苯或二氯苯溶剂与缩合剂PCl5或脱水剂在温度60～100℃、时间0～5h条件下进行反应，反应结束后冷却依次用甲醇、水洗涤得到成品颜料黄PY110。

优点：有机颜料黄PY110的新合成工艺方法，首先将传统工艺中的酰氯化由三步胺解合并为二步胺解完成，并且避免了溶剂DMF的使用，从而不用分离提纯废液(DMF+H2O)，得到中间体(I)的收率较高大于98%，而且反应用过的废溶剂可以用简单的分液、蒸馏等手段得到回收加以利用。

4 结语

文章以具有代表性的颜料黄PY110为研究对象，介绍了传统的合成工艺路线，并基于传统合成工艺路线中存在的问题开发研究了有机颜料黄PY110的新生产方法，为制备高性能、环保型有机颜料黄PY110提供理论支持。