现行氯化物镀锌工艺中以苄叉丙酮为光亮剂,存在着溶解度小,冬季易析出,使所配光亮剂稳定性差,而且仅能应用于氯化钾镀液中等缺点。将其用于成本较低的氯化钠镀液中,则存在光亮电流密度范围窄,镀液浊点低的缺点。王孝钅容等[1]用对氯苄叉丙酮作光亮剂,詹益腾等[2]将芳香族醛酮配合其他组分制成光亮剂用于氯化钠镀锌中取得了较好的效果。但由于这些物质的合成成本较高,限制了氯化钠镀锌的发展。作者采用Ando催化剂以糠醛和丙酮为原料合成了糠叉丙酮,并将其应用于氯化钾和氯化钠两种镀锌液中,均取得了令人满意的结果。 1 实验 1.1 主要试剂及仪器 糠醛、丙酮、氟化钾均为分析纯,层析用氧化铝为100～200目,使用糠醛时需重新蒸馏。WRS-1A数字熔点仪,PE-2400CHN元素分析仪,PE-783红外光谱仪,10A整流器,250mLHull槽。 1.2 Ando催化剂的制备 Ando催化剂的制备见文献[3]。 1.3 糠叉丙酮的合成 在250mL三颈瓶中加入45.3mL(0.5mol)糠醛、一定量的丙酮和催化剂,装上电动搅拌器、温度计和回流冷凝管。开动搅拌,水浴加热控制温度反应一定时间后,停止加热和搅拌,冷却至室温,过滤。滤液在常压下蒸馏出过量的丙酮,减压蒸馏收集112～116℃/1733.2Pa的馏分。冷却结晶得黄色产品。熔点37.7～38.6℃(文献[4]值39℃);元素分析值(计算值):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 电镀实验 参照苄叉丙酮光亮剂配方及制备方法,配制糠叉丙酮光亮剂,氯化钠镀液也按氯化钾镀液的配方将钾盐换成钠盐配制而成。在赫尔槽中加入200mL基础镀液,4mL光亮剂,控制电流为2A,电镀12min,分别进行15、25和35℃条件下的电镀实验。 2 结果与讨论 2.1 酮醛的量比对产品收率的影响 选择n(糠醛)=0.5mol、m(催化剂)=5g、反应温度40℃、反应时间4h,改变丙酮的用量,考察酮醛量比对产品收率的影响,结果见表1。表1表明,n(丙酮)∶n(糠醛)对产物收率有较大影响,增大酮醛的量比产率提高,但增至3.0∶1.0
2.2 催化剂用量对收率的影响 采用0.5mol糠醛、1.5mol丙酮、反应温度40℃、反应时间4h,改变催化剂用量,实验结果见表2。表2表明,随着催化剂用量的增加产率增高,但当用量过大时,会引起副反应,使产率下降。
2.3 温度对产物收率的影响 n(丙酮)∶n(糠醛)=3.0∶1.0,m(催化剂)∶m(反应物)=4.1∶100.0,t=4.0h,改变反应温度,结果见表3。由表3可以看出,t=40℃时产物收率最高,这是因为温度低反应速度慢,反应不完全,温度高易发生副反应,产生棕色树脂状副产物。
2.4 反应时间对产物收率的影响 固定n(丙酮)∶n(糠醛)=3.0∶1.0,m(催化剂)∶m(反应物)=4.1∶100.0,t=40℃,考察反应时间对收率的影响,结果见表4。由表4可见,延长反应时间产率增高,但反应时间过长会增加副反应量,使产率下降。由以上实验结果可以看出,Ando催化剂对糠醛与丙酮的缩合反应具有较高的催化活性,在优化条件下产率可达87.8%。
2.5 电镀实验结果 用糠叉丙酮分别在NaCl和KCl电镀液中做电镀实验,结果见图1。由图1可见,糠叉丙酮不论在NaCl镀液中还是在KCl镀液中都具有较宽的电流密度范围;其极化能力、分散能力、深镀能力和电流效率均较高(另文报道)。
3 结论 (1)由糠醛和丙酮缩合制备糠叉丙酮的优化条件为:n(丙酮)∶n(糠醛)=3.0∶1.0,m(催化剂)∶m(反应物)=4.1∶100.0,反应温度40℃,反应时间4.0h,收率可达87.8%。 (2)糠叉丙酮作为弱酸型镀锌光亮剂具有极化能力高、电流密度范围宽、分散能力、深镀能力和电流效率良好的持点,它不仅适用于KCl镀锌,也可应用于NaCl镀锌。 (3)由于糠醛和丙酮在Ando催化剂催化下制备糠叉丙酮,方法简便,成本低廉,产率较以氢氧化钠(钾)为催化剂时高得多,而且易于生产。因此,以糠叉丙酮作光亮剂,有推广应用价值。 |
