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現(xiàn)行氯化物鍍鋅工藝中以芐叉丙酮為光亮劑,存在著溶解度小,冬季易析出,使所配光亮劑穩(wěn)定性差,而且僅能應(yīng)用于氯化鉀鍍液中等缺點。將其用于成本較低的氯化鈉鍍液中,則存在光亮電流密度范圍窄,鍍液濁點低的缺點。王孝钅容等[1]用對氯芐叉丙酮作光亮劑,詹益騰等[2]將芳香族醛酮配合其他組分制成光亮劑用于氯化鈉鍍鋅中取得了較好的效果。但由于這些物質(zhì)的合成成本較高,限制了氯化鈉鍍鋅的發(fā)展。作者采用Ando催化劑以糠醛和丙酮為原料合成了糠叉丙酮,并將其應(yīng)用于氯化鉀和氯化鈉兩種鍍鋅液中,均取得了令人滿意的結(jié)果。
1 實驗
1.1 主要試劑及儀器
糠醛、丙酮、氟化鉀均為分析純,層析用氧化鋁為100～200目,使用糠醛時需重新蒸餾。WRS-1A數(shù)字熔點儀,PE-2400CHN元素分析儀,PE-783紅外光譜儀,10A整流器,250mLHull槽。
1.2 Ando催化劑的制備
Ando催化劑的制備見文獻(xiàn)[3]。
1.3 糠叉丙酮的合成
在250mL三頸瓶中加入45.3mL(0.5mol)糠醛、一定量的丙酮和催化劑,裝上電動攪拌器、溫度計和回流冷凝管。開動攪拌,水浴加熱控制溫度反應(yīng)一定時間后,停止加熱和攪拌,冷卻至室溫,過濾。濾液在常壓下蒸餾出過量的丙酮,減壓蒸餾收集112～116℃/1733.2Pa的餾分。冷卻結(jié)晶得黃色產(chǎn)品。熔點37.7～38.6℃(文獻(xiàn)[4]值39℃);元素分析值(計算值):w(C)=62.55%(62.49%)、w(H)=4.32%(4.20%);IR,ν/cm-1:2960(νCH2—H),1380(δCH2—H),1705(νCO),1640(νCC),3105(νC—H),973(δC—H)。
1.4 電鍍實驗
參照芐叉丙酮光亮劑配方及制備方法,配制糠叉丙酮光亮劑,氯化鈉鍍液也按氯化鉀鍍液的配方將鉀鹽換成鈉鹽配制而成。在赫爾槽中加入200mL基礎(chǔ)鍍液,4mL光亮劑,控制電流為2A,電鍍12min,分別進(jìn)行15、25和35℃條件下的電鍍實驗。
2 結(jié)果與討論
2.1 酮醛的量比對產(chǎn)品收率的影響
選擇n(糠醛)=0.5mol、m(催化劑)=5g、反應(yīng)溫度40℃、反應(yīng)時間4h,改變丙酮的用量,考察酮醛量比對產(chǎn)品收率的影響,結(jié)果見表1。表1表明,n(丙酮)∶n(糠醛)對產(chǎn)物收率有較大影響,增大酮醛的量比產(chǎn)率提高,但增至3.0∶1.0
2.2 催化劑用量對收率的影響
采用0.5mol糠醛、1.5mol丙酮、反應(yīng)溫度40℃、反應(yīng)時間4h,改變催化劑用量,實驗結(jié)果見表2。表2表明,隨著催化劑用量的增加產(chǎn)率增高,但當(dāng)用量過大時,會引起副反應(yīng),使產(chǎn)率下降。
2.3 溫度對產(chǎn)物收率的影響
n(丙酮)∶n(糠醛)=3.0∶1.0,m(催化劑)∶m(反應(yīng)物)=4.1∶100.0,t=4.0h,改變反應(yīng)溫度,結(jié)果見表3。由表3可以看出,t=40℃時產(chǎn)物收率最高,這是因為溫度低反應(yīng)速度慢,反應(yīng)不完全,溫度高易發(fā)生副反應(yīng),產(chǎn)生棕色樹脂狀副產(chǎn)物。
2.4 反應(yīng)時間對產(chǎn)物收率的影響
固定n(丙酮)∶n(糠醛)=3.0∶1.0,m(催化劑)∶m(反應(yīng)物)=4.1∶100.0,t=40℃,考察反應(yīng)時間對收率的影響,結(jié)果見表4。由表4可見,延長反應(yīng)時間產(chǎn)率增高,但反應(yīng)時間過長會增加副反應(yīng)量,使產(chǎn)率下降。由以上實驗結(jié)果可以看出,Ando催化劑對糠醛與丙酮的縮合反應(yīng)具有較高的催化活性,在優(yōu)化條件下產(chǎn)率可達(dá)87.8%。
2.5 電鍍實驗結(jié)果
用糠叉丙酮分別在NaCl和KCl電鍍液中做電鍍實驗,結(jié)果見圖1。由圖1可見,糠叉丙酮不論在NaCl鍍液中還是在KCl鍍液中都具有較寬的電流密度范圍;其極化能力、分散能力、深鍍能力和電流效率均較高(另文報道)。
3 結(jié)論
(1)由糠醛和丙酮縮合制備糠叉丙酮的優(yōu)化條件為:n(丙酮)∶n(糠醛)=3.0∶1.0,m(催化劑)∶m(反應(yīng)物)=4.1∶100.0,反應(yīng)溫度40℃,反應(yīng)時間4.0h,收率可達(dá)87.8%。
(2)糠叉丙酮作為弱酸型鍍鋅光亮劑具有極化能力高、電流密度范圍寬、分散能力、深鍍能力和電流效率良好的持點,它不僅適用于KCl鍍鋅,也可應(yīng)用于NaCl鍍鋅。
(3)由于糠醛和丙酮在Ando催化劑催化下制備糠叉丙酮,方法簡便,成本低廉,產(chǎn)率較以氫氧化鈉(鉀)為催化劑時高得多,而且易于生產(chǎn)。因此,以糠叉丙酮作光亮劑,有推廣應(yīng)用價值。
