रंग निर्माण के लिए रंग मध्यवर्ती
मुख्य वर्गीकरण
रासायनिक संरचना के आधार पर, डाई मध्यवर्ती पदार्थों को मुख्य रूप से चार श्रेणियों में विभाजित किया गया है:
बेंजीन के मध्यवर्ती यौगिक: जैसे नाइट्रोबेंजीन, एनिलिन, क्लोरोबेंजीन आदि।
टोल्यून के मध्यवर्ती यौगिक: जैसे कि ओ-नाइट्रोटोल्यून, पी-नाइट्रोटोल्यून, आदि।
नेफ़थलीन के मध्यवर्ती यौगिक: जैसे 2-नेफ़थॉल, H अम्ल, आदि।
एंथ्राक्विनोन मध्यवर्ती: जैसे एंथ्राक्विनोन, 1-अमीनोएंथ्राक्विनोन, आदि।
इसके अलावा, विशेष गुणों वाले रंगों को संश्लेषित करने के लिए कुछ विषमचक्रीय मध्यवर्ती पदार्थों का उपयोग किया जाता है।
डाई इंटरमीडिएट की मुख्य उत्पादन प्रक्रिया:
उत्पादन प्रक्रिया में कई रासायनिक अभिक्रियाएँ शामिल होती हैं, जिनमें सबसे आम हैं:
नाइट्रेशन: नाइट्रो समूह (-NO₂) का परिचय।
सल्फोनीकरण: एक सल्फोनिक अम्ल समूह (-SO₃H) का परिचय।
हैलोजनीकरण: एक हैलोजन परमाणु (जैसे क्लोरीन, ब्रोमीन) का समावेश।
अपचयन: नाइट्रो समूह को अमीनो समूह (-NH₂) में अपचयित करना।
अमीनीकरण, जल अपघटन, ऑक्सीकरण, संघनन आदि।
डाई के मध्यवर्ती पदार्थों को तैयार डाई में कैसे परिवर्तित किया जाता है?
डाई के मध्यवर्ती पदार्थों से लेकर तैयार डाई तक की प्रक्रिया मूलतः एक आणविक संयोजन प्रक्रिया है। व्यक्तिगत मध्यवर्ती पदार्थों में आमतौर पर रंग या रंगाई की क्षमता नहीं होती है और उन्हें जोड़ने, चक्रीकरण करने या संशोधित करने के लिए कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं की आवश्यकता होती है, जिससे विशिष्ट क्रोमोफोर प्रणालियों वाले डाई अणु बनते हैं। फिर इन अणुओं को भौतिक रूप से संसाधित करके व्यावसायिक डाई में परिवर्तित किया जाता है।
इस प्रक्रिया में मुख्य रूप से दो चरण होते हैं: संश्लेषण और व्यावसायीकरण। हम दो सबसे महत्वपूर्ण प्रकार के रंगों (एज़ो रंग और एंथ्राक्विनोन रंग) को उदाहरण के रूप में लेंगे:
पहला चरण: रासायनिक संश्लेषण – डाई अणुओं का निर्माण
1. एज़ो रंगों का संश्लेषण
एज़ो डाई सबसे अधिक उत्पादित और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली डाई हैं, जो सभी डाई का लगभग 60%-70% हिस्सा हैं। इनका मूल तत्व "-N=N-" (एज़ो समूह) क्रोमोफोर का निर्माण है।
चरण 1: डायज़ोटाइज़ेशन अभिक्रिया
एरोमैटिक एमीन मध्यवर्ती (जैसे एनिलिन और पी-नाइट्रोएनिलिन) को कम तापमान (0-5℃) पर सोडियम नाइट्राइट और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ अभिक्रिया कराकर "डायज़ो लवण" उत्पन्न किए जाते हैं। यह एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती है।
चरण 2: युग्मन अभिक्रिया
उपरोक्त डायज़ोनियम लवण को एक विशिष्ट पीएच मान पर फिनोलिक या एमीन मध्यवर्ती (जैसे 2-नैफ्थोल, एच अम्ल) के साथ अभिक्रिया कराया जाता है। डायज़ोनियम लवण एरोमैटिक वलय पर सक्रिय स्थिति पर आक्रमण करता है, जिससे एज़ो समूह युक्त एक डाई अणु उत्पन्न होता है।
*उदाहरण के लिए: "पी-नाइट्रोएनिलिन" (मध्यवर्ती ए) का डायज़ोटीकरण करके और इसे "2-नैफ्थोल" (मध्यवर्ती बी) के साथ युग्मित करने पर सीधे नारंगी-लाल रंगद्रव्य या डाई प्राप्त होती है।*
2. एंथ्राक्विनोन रंगों का संश्लेषण
मुख्यतः उच्च स्थिरता वाले वैट रंगों, डिस्पर्स रंगों और एसिड रंगों के लिए उपयोग किया जाता है।
चरण: संघनन और वलय समापन
एंथ्राक्विनोन मध्यवर्ती (जैसे एंथ्राक्विनोन, 1-अमीनोएंथ्राक्विनोन) के आधार पर, अमीनो या हाइड्रॉक्सिल समूहों को शामिल करके, या संघनन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से, कई अणुओं को एक साथ जोड़ा जाता है, जिससे जटिल संलयन वलय संरचनाएं बनती हैं।
*उदाहरण के लिए: 1-अमीनोएंथ्राक्विनोन को पी-टोल्यूएनसल्फोनामाइड के साथ संघनित करने पर पॉलिएस्टर रंगाई के लिए एक चमकीला नीला डिस्पर्स डाई प्राप्त होता है।
3. अन्य जटिल रंग
थैलोसायनिन रंगों (जैसे थैलोसायनिन ब्लू), सल्फर रंगों और अन्य समान रंगों के लिए, धातु संकुलन (तांबा या क्रोमियम जैसे धातु आयनों को आणविक केंद्र में अंतर्स्थापित करना) या सल्फरीकरण जैसी विशेष प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।
दूसरा चरण: वाणिज्यिक प्रसंस्करण – तैयार उत्पाद का उत्पादन
नव संश्लेषित रंगों को "कच्चे रंग" या "फ़िल्टर केक" कहा जाता है, जिनमें अशुद्धियाँ होती हैं और बड़े कण होते हैं, जिससे वे सीधे उपयोग के लिए अनुपयोगी हो जाते हैं। उन्हें भौतिक प्रसंस्करण से गुजरना पड़ता है।
- 1. दबाव निस्पंदन और धुलाई: संश्लेषण के दौरान उत्पन्न लवण, उप-उत्पादों और अशुद्धियों को हटाना (यह चरण पर्यावरणीय दृष्टि से चुनौतीपूर्ण है, जिससे बड़ी मात्रा में उच्च-लवण अपशिष्ट जल उत्पन्न होता है)।
- 2. चूर्णीकरण और पिसाई: फ़िल्टर केक को रेत की चक्की या कोलाइड चक्की में पीसना। यह चरण डिस्पर्स रंगों (पॉलिएस्टर में प्रयुक्त) के लिए महत्वपूर्ण है, जिसमें कणों को माइक्रोन स्तर (आमतौर पर 0.5-2 माइक्रोन) तक पीसना आवश्यक होता है, और उच्च तापमान पर रंगाई के दौरान रंग के गुच्छे न बनने देने के लिए बड़ी मात्रा में डिस्पर्सेंट मिलाना पड़ता है।
- 3. मिश्रण और मानकीकरण:
सहायक पदार्थों को मिलाना (जैसे कि फैलाने वाला पदार्थ एमएफ, सोडियम लिग्नोसल्फोनेट और धूल अवरोधक)।
मानकीकरण में डाई की शक्ति (रंगने की क्षमता) को मानक विशिष्टताओं (जैसे, 100%, 200%) के अनुसार समायोजित करने के लिए फिलर्स मिलाना शामिल है, जिससे प्रत्येक बैच के लिए एक समान रंगाई परिणाम सुनिश्चित होते हैं।
- 4. सुखाना और आकार देना:
पाउडर: स्प्रे ड्राइंग, टावर ड्राइंग।
तरल: सीधे तरल रंग में तैयार किया गया (स्वचालित रंगाई के लिए उपयुक्त)।
दानेदार: धूल प्रदूषण को कम करने के लिए दानेदार बनाया गया है।
सारांश: डाई मध्यवर्ती से लेकर तैयार उत्पादों तक की प्रक्रिया का तर्क
यदि हम रंगों की तुलना किसी व्यंजन से करें:
रंगाई के मध्यवर्ती पदार्थ = सब्जियां, मांस, मसाले (बुनियादी कच्चा माल)
संश्लेषणात्मक अभिक्रियाएँ (डायज़ोटाइज़ेशन/युग्मन/संघनन) = खाना पकाना (रासायनिक अभिक्रियाएँ, रंग उत्पन्न करने वाले अणुओं का निर्माण)
वाणिज्यिक प्रसंस्करण (पीसना/सहायक सामग्री मिलाना/मानकीकरण) = चढ़ाना और मसाला चढ़ाना (भौतिक प्रसंस्करण, उपयोगिता सुनिश्चित करना)
अंतिम तैयार डाई, जैसे कि "डिस्पर्स ब्लू 56" या "रिएक्टिव ब्लैक 5," एक मानकीकृत उत्पाद है जो ऊपर वर्णित संपूर्ण संश्लेषण और प्रसंस्करण श्रृंखला के माध्यम से मध्यवर्ती पदार्थों के एक विशिष्ट संयोजन से प्राप्त होता है।