中国染料科学的一代宗师侯毓汾
- 中华侯氏网 2010年11月17日 中华侯氏网
—— 缅怀侯毓汾教授
(大连理工大学精细化工系,大连116012)
摘要:
本文简要介绍了侯毓汾教授在中国染料化学教育及科研事业中作出的贡献。在研究领域中着重介绍她在含长碳链烷基酸性染料、活性染料、活性分散染料及丝绸染料方面的成就。
侯毓汾教授(1913~1999),江苏无锡人。早年毕业于大同大学理学院化学系.1937年于南京金陵大学化学研究所研究生毕业,随即赴美留学,1939年获美国密歇根大学化学硕士学位。归国后历任浙江大学、唐山交通大学教授。1950年怀着为新中国教育事业献身的满腔热情,应聘到东北工学院任教授,1952年院系调整到大连工学院化工系任教授及副系主任、系主任等职。先后担任中国化工学会理事、染料学会理事长、国家教委化工组染料分组副组长、教育部学位授予单位化工评选组成员等职。曾当选第三届全国人大代表,1958年和1979年两次荣获“全国三八红旗手”称号,1960年荣获 全国劳动模范”、“全国文教战线先进工作者”称号,并光荣出席了全国群英会。
侯毓汾教授是中国染料学科的奠基人之一,杰出的科学家和教育家,同时又是社会活动的积极参与者,是我国女性知识分子中杰出的代表之一。
新中国成立后,先生即到东北工学院,与她的同事们一起创建了中国第一个染料专业。随1952年院系调整到大连工学院成立了有机染料及中间体教研室任主任。长期以来,先生将毕生的精力,倾注于祖国的精细化工事业,致力于染料教学、科研工作,培育了大批优秀的科技人才。在先生的主持下,全国染料专业教材编写小组,先后为我国的染料专业编写出《染料化学)、《中间体化学及工艺学>、《染料应用)、(染料工厂设备及设计)等全国统一教材。她留下了<染料化学>“J、(活性染料) 两部专著,至今仍为全国广泛应用的教材及参考书,先生的辛勤劳动,使大连理工大学的有机染料及中间体教研室发展成精细化工系,并成为全国首批建立的博士点之一,并在1995年首次建成了染料及表面活性剂精细化工合成国家重点实验室。先生于1992年,在她从教50周年之际.将毕生积蓄三万元献给学校,建立了侯毓汾奖学金以鼓励精细化工研究生勤奋学习。回顾大连理工大学精细化工系的发展史,充分展示了先生作为我国染料专业教育家辛勤耕耘的丰硕成果。
侯毓汾教授在染料化学研究领域中作出了许多重要的贡献,她长期从事研究染料化学的基础理论,并强调与实际相结台。多年来,在先生的领导下,大连理工大学精细化工专业以染料化学研究为重点,为我国染料学科及染料工业的建设及发展,起到重大的推动作用。她在含长碳链酸性染料,活性染料、活性分散染料、丝绸染料等与我国染料工业进展紧密联系的一些重要基础研究及品种开发领域,均有重大的研究成果。
先生早年就对染料科研工作十分重视,早在抗战期间极为恶劣的环境中,她即对川、云、贵地区盛产五梏子产生了浓厚的兴趣,用自己的工资筹建了实验室,进行提炼枯酸、合成染料的研究,终于制成了当时唯一利用天然资源的合成染料。先生于1952年在大连工学院任染料教研室主任后,率先开展染料科研工作,她从当时我国急需羊毛用染料着手,提出进行含长碳链烷基的酸性染料研究。根据高碳脂肪酸酰氯酰化后的偶氮染料可显著提高染料各项坚牢性能及对纤维亲合力的基本理论观点,开展了下列两种类型含高碳烷基酸性染料的研究工作。
在含长碳链酰化氨基的偶氮染料中,以一系列含长碳链酰基的H酸为偶合组分,与不同重氮组分偶台,制得不同结构的酸性染料及直接染料。研究结果表明:含长碳链酰基的H酸酸性染料,可显著提高染料在羊毛织物上的耐光及耐摩擦牢度,对合成染料吸收光谱的研究表明染料分子中酰基上碳原子数对最高吸收渡长有明显的影响,随酰基中碳原子数的增加,染料最高吸收波长产生红移,但吸收强度略有下降。
在含长碳链烷基的染料研究中,重点在于合成中间体对烷基苯胺 6。
根据当时国内原料的来源状况,选择了用叠合汽油(即目前石化工业中的高碳烯烃),首先合成烷基苯。并也选用了当时刚开始生产的洗涤剂用烷基苯为原料,经硝化、还原制备对烷基苯。为了从性能上进行对比,也采用了传统方法用脂肪酸酰氯为原料经弗一克反应合成苯基烷基酮后再还原制得烷基苯的方法。值得提出的是在20世纪50年代后期,先生已经注意到染料工业如何从石油化工行业及洗涤剂行业中取得必要的原料。研究结果表明,前两种路线制得的对烷基苯胺完全可以达到制备含长碳链烷基的偶氮染料的要求。
50年代末期,我国活性染料的科研及生产均刚刚起步,有大量品种开发及基础研究的问题亟待解决。先生带领教研室全体人员投人活性染料的研究及开发。参加这项工作的人员除教研室全体师生外,还包括了前苏联专家莱.索.埃弗洛斯教授及沈阳化工研究院的科研人员。
在活性基团方面,1958年在侯毓汾教授主持下的研究工作,主要解决了二氯均三嗪、一氯均三嗪及p一羟乙基砜硫酸酯三类国外已有商品染料的品种开发及结构设计。同时也开发了新型活性基团磺酰氟基及氯乙酰氨基的活性染料。
二氯均三嗪活性染料当时国内已有少数品种生产,因此,项目研究的内容主要在于扩大品种范围,在染料的性能上,如坚牢度、溶解度、上色率、固色率等方面进行改进。
对于β-羟乙基砜硫酸酯活性染料,国内已开展了研究工作,但一直认为该类活性染料的活性基团是乙烯砜。
项目研究结果表明,国外商品染料中的活性基确为β一羟乙基砜硫酸酯,其特征是在碱剂作用下,β一羟乙基砜硫酸酯立即脱去酯基而生成与纤维有反应能力的乙烯砜。同时,由于染料含有硫酸酯,可显著提高染料的溶解度,因此,在染料的溶解性能上,乙烯砜染料与β一羟乙基砜硫酸酯染料有明显的差别。上述成果,为我国发展KN型活性染料提供了重要的基础。当时开发成功的C.I.活性黑5,至今仍为大量生产品种。
新型活性基磺酰氟具有合成工艺简易,反应性适中等优点,但由于活性基与纤维上羟基生成酯键,耐碱性能不够理想。该类活性基在染人造纤维、尼龙等织物时.却表现出有良好的性能。氯乙酰氨基活性染料则主要应用于羊毛、丝绸等蛋白质纤维的印染。
1958年,在先生主持下的活性染料科研成果很快就转入产业化,在上海、天津、大连等地迅速投入生产,并得到了良好的经济效益。由于先生在活性染料研究中的卓越贡献,1958年获得了全国“三八”红旗手、全国劳动模范光荣称号。
先生在活性染料品种开发取得丰硕成果的同时,明确地提出了开展活性染料化学基础研究的思想。她指导的研究生就集中力量在活性染料与纤维进行的化学反应以及染料一纤维化学键的稳定性等方面开展研究.并就活性染料母体结构、活性基、活性基与母体染料连接的桥基等因素进行研究,以寻找高性能活性染料分子结构设计中必须掌握的原则。在长期的研究中,发现了卤代均三嗪活性基与纤维素纤维生成的化学键在强酸及强碱介质中均不稳定,而乙烯砜基活性基与纤维素纤维生成的醚键对酸稳定而对碱不稳定,其原因在于该类醚键,在碱作用下易发生β一消去反应再生成乙烯砜,并进一步水解而成为B一羟乙基砜。这些理论见解对以后国内开发多活性基的M 型活性染料有重要的指导意义。
活性分散染料是先生领导下设计和开发的一类具有开创性的新型染料。把活性基引入分散染料母体,使染料既具有活性染料与基质反应能力又有分散染料可使合成纤维着色的性能。早在60年代曾将环氧氯丙烷基引入分散染料母体中,染料染锦纶具有优异的湿处理牢度,例如:
7O年代初期,针对我国合纤扩建,锦纶6易产生经柳条花染疵的弊病,设计了含乙烯砜基的暂溶性活性分散染料 [10-11] ,例如橙色和蓝色染料,其合成路线如下:
这类活性分散染料应用于锦纶染色时,在酸性介质中上染.碱性浴中固色,具有如下优点:
1.染料能溶于水,酸性介质中上染时染料与锦纶主要以盐键结台,吸附率高。
2.碱固着过程中.形成乙烯砜,染料在纤维上有一个短暂的只有范德华力相互作用的过程,此时,染料具有迁移性。所以这类染料染锦纶时显示出优异的匀染性和对经柳条花的遮盖力。
3.固着后,染料和锦纶的氨基呈共价键结合,从而具有很高的湿处理牢度。
括性分散染料在锦纶绸和锦纶弹力丝上染色,经过多家印染厂生产规模的放样试验证明对经柳条花有较突出的遮盖力,对经柳条花较严重的尼龙66织物染色尤为适宜。
鉴于乙烯砜衍生物可在碱性介质与纤维素反应固着,此类活性分散染料可在适宜的条件下用轧染一热熔工艺使涤/棉混纺织物一浴一步法染色。部分活性分散染料己取得较好的结果 已经证明,染料在棉上是以乙烯砜状态存在的。以上述橙色染料活性分散橙R为例:染料在纤维素纤维上反应固着后,km.x为485nm;在涤纶上乙烯砜的为470nm,在涤/棉上综台得到的 为480nm。其机理也已被证明,在轧染一热熔一浴一步法染色工艺下,活性分散染料先以硫酸酯形式吸附在棉纤维上,然后在碱的作用下转化为乙烯砜,最后在热熔条件下,以乙烯砜形式由棉上转移到涤纶上固着“ ”J。
侯毓汾教授1978年在中国化工学会和稍后在第7届国际染料学术报告会上提出了活性分散染料的研究报告,得到了与会学者高度评价,认为以单一染料染两种纤维是一种非常好的创新构思。
丝绸是我国特产,产量占世界首位,其创汇值仅次于石油。常年以来,多沿袭传统的染色方法,采用酸性染料染色,湿处理牢度不能满足出口要求。
1981年侯毓汾教授接受了国家科委的任务,率领全系师生开展了丝绸染料研究。基础研究上,确定了丝绸与活性染料反应的官能团是丝绸肽链上链端氨基和支链上赖氨酸的氨基和组胺酸上的亚氨基,反应后形成的共价键键能很高,具有很高的湿处理牢度。在品种开发上.涉及活性、酸性、直接、活性分散等多种类型,筛选出29个色泽鲜艳、匀染性好、上色率高、牢度优异的品种 ,例如:
丝绸染料项目己通过部级鉴定,部分品种已中试和试生产。某些染料在毛、锦纶甚至棉上也有良好的染色性能。该项目1986年获得国家教委科技进步二等奖。
侯毓汾先生作为一位资深的老教育家,一代宗师,除了教学和科研上对国家作出巨大的贡献外,其最大的业绩莫过于为我国培养了大批优秀人才。她的弟子活跃在染料和精细化工其它行业上,成为学校、研究院所、企业的领导和学术骨干。80年代初,我国设立了博士学位制度,先生在古稀高龄,培养了我国第一代博士生。在她指导下进行染料基础研究和新品种开发研究,发表了一批质量较高的研究论文,先后已有多名获得了博士学位。其中代表性成果如:进行了含氟活性基的活性染料研究.通过水解动力学研究确定氟三嗪反应速度常数比相应的氯三嗪衍生物大80倍,但染料一纤维键的水解稳定性却由于氟原子的消除非常稳定(15J;对卤三嗪一乙烯砜混合双活性基染料反应动力学研究证明了两个活性基分别处于染料分子两侧具有相对较高的固色率,在液一固相体系中,相转移催化剂可以通过配位络台有效地转移氰化亚铜这类非解离型中性分子 配位原子的配位能力P>N>0 该工艺可有效地应用于含氰基分散染料的合成 。
回顾先生毕生对染料教育,科研事业所作的贡献,很难用简要的词句表达她的成就,仅用下列挽联作为本文的结束语。
宗师西去,留下赤橙黄绿,千紫万红,装点锦绣关山。
先生鹤归,耕耘张王李赵,诸子百家,育成桃李芬芳。
分享按钮>> 联想集团成都分院院长侯紫峰
>> 四川省社会科学院院长侯水平