臺灣博碩士論文加值系統

現今社會多以環保為主，因此使用無水之超臨界二氧化碳對織物進行染色。為使染料在超臨界二氧化碳中有更加之溶解性和上色率，故本研究中自行合成了十三支分散性染料，並使用超臨界二氧化碳進行染色，探討烷基鏈長對聚酯之上色率、表觀色濃度和染色堅牢度的影響。
綜合1H-NMR和Mass的光譜資料，證實本研究成功合成了三支染料中間體和十三支染料，中間體分別為C4：3-(N,N-二丁基)氨基-4-甲氧基乙醯苯胺；C6：3-(N,N-二己基)氨基-4-甲氧基乙醯苯胺；C8：3-(N,N-二辛基)氨基-4-甲氧基乙醯苯胺。染料分別為：C0-A~C8-A、C0-B~C8-B、C4-C、C4-X和C4-Y。
由染色後聚酯織物的表觀色濃度中發現，染料C2-A之K/S值為20.29，第一次上色率為84.86%；染料C4-A之K/S值為20.29，第一次相對上色率為86.66%；染料C4-B之K/S值為20.70，第一次相對上色率為83.17%，此三支染料較適合應用於超臨界二氧化碳對聚酯織物織染色。
在耐水洗染色堅牢度測試中只有染料C2-A、C6-A和C6-B和對尼龍附布為2-3級，其他染料的耐水洗染色堅牢度都有3-4級以上；耐水染色堅牢度、耐汗液染色堅牢度(酸)和耐汗液染色堅牢度(鹼)皆在4-5級以上，均符合商用之標準。

Environmental protection is important in this generation, a dyeing method without water is good for environment, which called supercritical carbon dioxide would be used. In order to improve Solubility and up-take rate in supercritical carbon dioxide dyeing, Thirteen disperse dyes would be synthesized and dyeing by supercritical carbon dioxide in this study, discussed the effects of up-take rate in polyester woven, dyeing fastness and color strain by different alkyl length.
It was confirmed from 1H-NMR and Mass that thirteen dye and three dye intermediates synthesized successfully in this study. Three dye intermediates respectively:
C4：3-(N,N-dibutyl)amino-4-methoxyacetanilide；
C6：3-(N,N-dihexl)amino-4-methoxyacetanilide；
C8：3-(N,N-dioctyl)amino-4-methoxyacetanilide.
It was found from color strain after dyeing, the K/S value of dye C2-A was 20.29, the first up-take rate was 84.86%; the K/S value of dye C4-A was 20.29, the first relative up-take rate was 86.66%; the K/S value of dye C4-B was 20.70, the first relative up-take rate was 83.17%, these dyes were suitable for polyester woven dyeing by supercritical carbon dioxide.
The result in that only C2-A,C6-A and C6-B got 2-3 grades for nylon multifibre fabrics, other dyes got 3-4 grades at wash fastness, and 4-5 grades at colorfastness to perspiration(acid) and colorfastness to perspiration(alkali), all correspond with commercial requirements.

中 文 摘 要 Ⅰ
英 文 摘 要 Ⅱ
本論文中所使用分散性染料中間體結構 Ⅲ
本論文分散性染料結構 Ⅳ
目 錄 V
第一章 緒 論 1
1.1前言 1
1.2研究目的與動機 2
第二章 文獻回顧 3
2.1超臨界流體的演進與發展 3
2.2超臨界流體染色 4
2.3染色理論 5
2.3.1超臨界二氧化碳的染色理論 5
2.3.2分散性染料染色理論 7
2.3.3聚酯纖維染色理論 9
2.4中間體合成 9
2.5分散性偶氮染料合成原理 11
2.5.1重氮化反應 11
2.5.2偶合反應 13
第三章 實 驗 16
3.1藥品及材料 16
3.2實驗裝置與儀器 18
3.3實驗架構 20
3.3.1中間體反應機構及製備流程 21
3.3.2染料合成 23
3.3.2.1重氮化反應(鹽酸法) 23
3.3.2.2偶合反應 25
3.3.2.3重氮化(硫酸法) 27
3.3.2.4偶合反應 28
3.3.3染料純化 29
3.4儀器之應用原理 30
3.4.1紫外光/可見光吸收光譜儀 30
3.4.2傅立葉轉換紅外光線譜分析儀 31
3.4.3核磁共振光譜儀 31
3.4.4質譜儀 32
3.4.5超臨界二氧化碳染色 33
3.4.6表觀色濃度值 34
3.4.7第一次相對上色率 35
3.4.8耐水洗染色堅牢度測試 35
3.4.9耐水堅牢度測試 36
3.4.10耐汗液堅牢度測試 38
3.4.11耐摩擦堅牢度測試 41
3.4.12變色用灰色樣卡標準 42
第四章 結果與討論 44
4.1中間體之反應條件 44
4.2染料中間體結構分析 46
4.3紫外光/可見光吸收光譜 48
4.4表觀濃度及第一次相對上色率 50
4.5各種相關染色堅牢度測試評估 51
第五章 結 論 56
參考文獻 57
附 錄 62-88

[1]P. J. Hauser, Dyeing with Disperse Dyes, Textile Dyeing, 212-213(2011)
[2]廖盛焜、李勝騰、張原需，超臨界流體染色技術，科學發展，第470期，24-29(2012)
[3]S. Ali, T. Hussain, and R. Nawaz, Optimization of alkaline extraction of natural dye from Henna leaves and its dyeing on cotton by exhaust method, Journal of Cleaner Production, Vol. 17, 61-66(2009)
[4]陳進來，絲織從業人員不能不知道的事-無水染色，絲織園地，第87期，66-69(2014)
[5]H. Zheng, Y. Xu, J. Zhang, X. Xiong, J. Yan and L. Zheng, An ecofriendly dyeing of wool with supercritical carbon dioxide fluid, Journal of Cleaner Production, Vol. 143, 269-277(2017)
[6]簡文洋、林展宇、鄭喻文、張華偉、林尚明、趙豫州，分散性三原色染料於超臨界二氧化碳對聚酯織物染色性研究，第十四屆2015年超臨界流體技術應用與發展研討會，OP03，(2015)
[7]K. Sawada and M. Ueda, Evaluation of the dyeing mechanism of an acid dye on protein fibers in supercritical CO2, Dyes and Pigments, Vol. 63, 77-81(2004)
[8]林奕德，香豆素螢光染料之合成與應用，有機高分子研究所，國立臺北科技大學(2011)
[9]Bertrand Berche, Malte Henkel and Ralph Kenna, Critical phenomena: 150 years since Cagniard de la Tour, Journal of Physical Studies, 13(2009)
[10]何峻嘉，分散性染料在超臨界溶劑及共溶劑之溶解度量測，化學工程系，國立臺灣科技大學(2003)
[11]翟仁榮，超臨界二氧化碳萃取葡萄籽油的研究，化學工程學院，淮海工學院(2011)
[12]M. A. McHugh and V. J. Krukonis, Supercritical Fluid Process Development Studies, in Supercritical Fluid Extraction (Second Edition), ed Boston: Butterworth-Heinemann, 157-188(1994)
[13]陳美麗，利用超臨界流體製備之光觸媒二氧化鈦降解含氯溶劑，環境工程與管理系碩士班，朝陽科技大學(2007)
[14]P. M. Inc, United States Patent 2143388, New York(1971)
[15]S. S. Thomas Klein, Measurement and model prediction of vapor-liquid equilibria of mixtures of rapeseed oil and supercritical carbon dioxide, Industrial ＆ Engineering Chemistry Research, Vol. 28, 1079-1081(1989)
[16]E. Cadoni, M. Rita De Giorgi, E. Medda and G. Poma, Supercritical CO2 extraction of lycopene and β-carotene from ripe tomatoes, Dyes and Pigments, Vol. 44, 27-32(1999)
[17]K. M. Scholsky, Process Polymers with Supercritical Fluids, Chemistry Technology, Vol. 17, 750-757(1987)
[18]N. J. Cotton, K. D. Bartle, A. A. Clifford and C. J. Dowle, Rate and extent of supercritical fluid extraction of additives from polypropylene: Diffusion, solubility, and matrix effects, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 48, 1607-1619(1993)
[19]F. Cansell, P. Botella, J.-L. Six, Y. Garrabos, R. Tufeu and Y. Gnanou, Fractionation of Poly(ethylene oxide) Star Samples by Supercritical Fluids, Polym J, Vol. 29, 910-913(1997)
[20]J. M. DeSimone, E. E. Maury, Y. Z. Menceloglu, J. B. McClain, T. J. Romack and J. R. Combes, Dispersion Polymerizations in Supercritical Carbon Dioxide, Science, Vol. 265, 356(1994)
[21]D. A. Canelas, D. E. Betts and J. M. DeSimone, Dispersion Polymerization of Styrene in Supercritical Carbon Dioxide:  Importance of Effective Surfactants, Macromolecules, Vol. 29, 2818-2821(1996)
[22]P. D. Condo, S. R. Sumpter, M. L. Lee and K. P. Johnston, Partition Coefficients and Polymer−Solute Interaction Parameters by Inverse Supercritical Fluid Chromatography, Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 35, 1115-1123(1996)
[23]M. Roth, Thermodynamics of Modifier Effects in Supercritical Fluid Chromatography, The Journal of Physical Chemistry, Vol. 100, 2372-2375(1996)
[24]C. Pi-Shiun and L. Shen-Kung, Literatures on Dyeing Technique of Supercritical Fluid Carbon Dioxide, scientific Research, Vol. 3, 923-930(2012)
[25]連培榮，孫傳家，超臨界萃取的應用，科學發展，第441期，30-34(2009)
[26]張嘉豪，沒食子酸辛酯、沒食子酸異戊酯抗氧化劑於超臨界二氧化碳中溶解度的量測，化學工程與材料工程學系奈米材料碩士班，中國文化大學(2013)
[27]朱如華、李亮，無水、節水染色技術進展，輕紡工業與技術，第2期，44-45(2013)
[28]林孟璇、李貴琪、邱永和，分散性染料在超臨界二氧化碳之溶解度的研究，華岡紡織期刊，第13期，129-137(2006)
[29]魏曉晨，超臨界CO2流體專用活性分散染的合成及表徵，蘇州大學，服裝與工程學系(2015)
[30]張丕勳，以超臨界二氧化碳染聚酯.聚醯胺66與聚丙烯纖維之研究，紡織工程學系，逢甲大學(2001)
[31]鄭承熙，分散性染料在超臨界二氧化碳中之溶解度研究-共溶劑效應，化學工程系，國立臺灣科技大學(2000)
[32]Ž. Knez, E. Markočič, M. Leitgeb, M. Primožič, M. Knez Hrnčič and M. Škerget, Industrial applications of supercritical fluids: A review, Energy, Vol. 77, 235-243(2014)
[33]M.-W. Park and H.-K. Bae, Dye distribution in supercritical dyeing with carbon dioxide, The Journal of Supercritical Fluids, Vol. 22, 65-73(2002)
[34]談駿嵩，超臨界流體應用，科學發展，第359期，12-17(2002)
[35]S. L. Draper, G. A. Montero, B. Smith and K. Beck, Solubility relationships for disperse dyes in supercritical carbon dioxide, Dyes and Pigments, Vol. 45, 177-183(2000)
[36]楊顯整，超臨界綠色技術之概述，綠基會通訊，第17期，7-11(2009)
[37]李芮譯，合成及天然纖維紡織品的超臨界流體染色(一) ，國外染整技術，第10期，55-57(2013)
[38]馬思云，芳香環偶氮染料的合成和環化，應用化學系，國立暨南國際大學(2008)
[39]洪昌賢，胺基苯酚類化合物和G酸之偶氮染料合成研究，化學工程研究所，國立中央大學(2000)
[40]林淑惠、林芊葳、莊青霖、莊偉聖，OPTILAB應用於聚酯織物染色製程參數調控之研究，華岡紡織期刊，第23期，13-17(2016)
[41]薛迪庚，最新染料使用大全，中國紡織出版社，284(1996)
[42]陳進來，聚酯纖維於絲織業的應用情形，絲織園地，第77期，66-76(2011)
[43]王鼐，3-氨基-4-甲氧基乙醯苯胺製備分散染料中間體的工藝研究，應用化學所，南京理工大學(2012)
[44]賴俊吉，潑水潑油超細聚酯纖維染料之合成與應用，有機高分子研究所，國立臺北科技大學(2001)
[45]廖盛焜，染整技術原理與實務，紡織產業綜合研究所，28-31(2005)
[46]黃柏翰，潑水性染料對PTT纖維的染色性質及機能性，紡織工程所，逢甲大學(2004)
[47]陳榮圻，染料化學，紡織工業，39-58(1989)
[48]張明忠，氟烷基酸性染料撥水性之研究，紡織工程研究所(1990)
[49]何瑾馨，染料化學，中國紡織出版社，30-39(2004)
[50]P. G. P. F. Gordon, Organic Chemistry in Color, Imperial Chemical Industries, 57-63, 95-159(1985)
[51]林豊棋，長鏈烷基分散性染料對細丹尼聚丙烯纖維染色之研究，紡織工程所，逢甲大學(2003)
[52]楊明叡，二氧化矽與含活性基噻唑染料混成材之研究，崑山科技大學，材料工程研究所(2013)