季铵型阳离子棕色活性染料化合物及其染色应用.pdf

具体实施方法

本发明的季铵型阳离子棕色活性染料为通式(I)表示的染料化合物。

在一个优选的实施方式中，通式(I)中左侧的-SO₃M基团，当n＝3时，位于萘核上的3，6，或8位；当n＝2时，则位于萘核上的4，或8位。

在另一个优选的实施方式中，通式(I)中R₁基团，当连接在苯核时，位于苯核上左侧的-N＝N-基团的邻位或间位；通式(I)中R₂基团，当连接在苯核时，位于苯核上左侧的-N＝N-基团的邻位或间位。

在一个优选的实施方式中，通式(I)中R₁基团，当连接在萘核时，位于萘核上的6位或7位；通式(I)中R₂基团，当连接在萘核时，位于萘核的2位或3位。

在另一个优选的实施方式中，通式(I)中X₁和X₂分别独立地为

R₈基团位于吡啶核上氮原子的邻位、间位或对位；

-COOM基团、-CONH₂基团、-CN基团、或-SO₃M基团分别位于吡啶核上氮原子的邻位、间位或对位。

在一个优选的实施方式中，通式(I)中右侧的R₅基团和R₆基团，分别独立地位于苯核上-NH-基团的邻位、间位或对位。通式(I)中右侧的R₇基团，位于苯核上-NH-基团的邻位、间位或对位。

在另一个优选的实施方式中，通式(I)中部的-SO₃M基团，位于萘核上的5位、6位或7位。

在一个优选的实施方式中，本发明的季铵型阳离子棕色活性染料为通式(II)表示的染料化合物：

通式(II)

式中R₁-R₇、X₁、X₂、B、M和n的定义如下所述。

本发明中，通式(I)表示的季铵型阳离子棕色活性染料化合物，例如包括如下实例：

染料I-1

染料I-2

染料I-3

染料I-4

染料I-5

染料I-6

染料I-7

染料I-8

本发明季铵型阳离子棕色活性染料化合物的制备方法包括：

在pH值为5.0-7.0的条件下将通式(III)表示的棕色活性染料与通式(IV)表示的吡啶衍生物进行反应，制得本发明的染料。

通式(III)

式中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、B、M、n表示内容同通式(I)。

通式(IV)

式中R₉为-COOH、-CONH₂、-CN、-SO₃H基团；

R₈为H、C₁-C₄烷基；

m为0、1或2；

上述通式(III)表示的化合物是已知的，可从市场上购得或按CN101316900(2008)中记载的方法制备。

在一个优选的实施方式中，将0.2～0.3摩尔用通式IV表示的吡啶衍生物溶解在水中，用碱将该溶液的pH值调节至5.5-7.0，优选为6.0-6.5，然后在20～50℃，优选在25～40℃加入通式(III)表示的0.1mol染料水溶液，然后缓缓升温至70～100℃，优选85-90℃，在此温度下反应10-18小时，得到通式I表示的季铵型阳离子棕色活性染料化合物。反应过程中应使溶液的pH值保持在5.5-7.0，优选为6.0-6.5。

在一个特别优选的实施方式中，将0.25mol吡啶衍生物加至400ml水中，用NaOH溶液调节溶液的PH值为6.0-6.5。在30℃时，加入制得的通式(III)表示的0.1mol染料溶液，不时用Na₂CO₃溶液调节反应液的PH值为6.0-6.5。

加料完毕后，缓缓升温至85-90℃，在此温度下反应10-18小时，反应过程中不时用醋酸钠溶液调节反应介质的PH值为6.0-6.5。

使用薄板层析法和HPLC高效液相色谱法，控制反应的终点。检测到通式(III)表示的染料消失，反应即告完成。

将反应液冷却至室温，进行盐析、过滤、烘干，制得本发明的棕色活性染料。

本发明的棕色活性染料化合物还可含有各种在染色工艺和染料制剂中常规使用的染料添加剂一起形成染料组合物。在该染料组合物中，染料添加剂的用量可按实际需要选择，没有特别的限定，一般不超过20重量％。例如，电解质盐类，如硫酸钠或氯化钠，含量0-10重量％，优选2-6重量％；由多种表面活性剂组成的分散剂和润湿剂，含量5-20重量％，优选5-10重量％；助溶剂含量1-15重量％，优选0.1-3重量％；其他助剂含量0-10重量％，优选3-8重量％。

本发明棕色活性染料化合物可以粉末形式、或以颗粒形式、或以水溶液形式存在。

本发明棕色活性染料化合物适合于棉纤维的染色应用，也适合于与分散染料共浴应用于棉/合纤混纺织物的染色应用。

实施例

实施例包括本发明季铵型阳离子棕色活性染料的合成实例及其染色应用实例。

一、本发明季铵型阳离子棕色活性染料的合成。

1、合成实例1(染料I-1的合成)

1)将38.3重量份2-萘胺-3，6，8三磺酸加至200ml水中，添加适量的冰和水，搅拌打浆1小时，在保持温度10℃的情况下，缓缓滴加20％NaNO₂溶液进行重氮化反应。滴加时间约45分钟，滴加完毕后，继续搅拌1小时左右，消耗20％NaNO₂溶液约34.5重量份。

2)将18重量份3-氨基-4-甲氧基乙酰苯胺加至上述重氮盐溶液中进行偶合反应，保持反应温度5-10℃，反应中滴加15％Na₂CO₃溶液，调节反应液的PH值为5.0-5.5，偶合反应约需3小时，用碱性H酸检测重氮盐的消失，偶合反应结束。

3)将29.4重量份31％盐酸加至上述的偶合物溶液中，添加适量的冰，在保持温度5-10℃时，缓缓滴加20％NaNO₂溶液进行重氮化反应，滴加时间约1小时，滴加完毕后，继续搅拌1小时左右。

4)在重氮化反应结束后，加入15％Na₂CO₃溶液，调节反应液的PH值为6.0-6.5，然后缓缓滴加223重量份10％周位酸溶液进行偶合反应，偶合反应时间约3小时，保持偶合温度20℃，PH值为6.0-6.5，反应结束后，进行盐析、过滤，制得下述染料(染料I-1-a)湿滤饼150重量份。

(染料I-1-a)

5)称取18.4重量份三聚氯氰，加入适量的冰和水，在0-5℃打浆45分钟。然后缓缓加入溶解于500ml水中的上述染料I-1-a的溶液进行第一次缩合反应，缩合反应温度10-15℃，缩合反应约3小时，缩合反应过程中不时用Na₂CO₃溶液调节控制反应液的PH值为6.0-6.5。用薄板层析法控制反应的终点，检测到染料I-1-a消失，缩合反应完成。

制得下述染料(染料I-1-b)

(染料I-1-b)

6)将6重量份乙二胺加至60ml水中，用25重量份31％盐酸调节PH为5.0-5.5，在温度10-15℃时，将上述溶液滴加至染料I-1-b溶液中，以后缓缓升温至40-45℃，进行第二次缩合反应，反应需要3小时。

用薄板层析法控制反应的终点，检测到染料I-1-b消失，缩合反应完成。

制得下述染料(染料I-1-c)

(染料I-1-c)

7)将18.4重量份三聚氯氰加入适量的冰和水中，搅拌打浆45分钟，缓缓滴加112重量份25％对位酯溶液，加料完毕后，在温度10-15℃，用Na₂CO₃溶液调节PH值为3，缩合反应约需4小时，用N，N-二甲基苯甲醛显色剂显色为无色，反应即告完成。

8)将染料I-1-c溶液加入至上述溶液中，升温至50-55℃，控制反应溶液的PH为5.0-5.5。缩合反应持续4个小时，薄板层析法检测染料I-1-c消失，缩合反应即告完成。

制得下述染料(染料I-1-d)

(染料I-1-d)

9)将31重量份烟酸加至400ml水中，用NaOH溶液调节溶液的PH值为6.0-6.5，直至烟酸全部溶解。在30℃时加入染料I-1-d溶液，不时用Na₂CO₃溶液调节PH值为6.0-6.5，加料完毕后，缓缓升温至85-90℃，在此温度下烟酸化反应12小时，反应过程中不时用醋酸钠溶液保持反应介质的PH为6.0-6.5。

使用薄板层析法或HPLC高速液相色谱法，控制反应的终点，检测到染料I-1-d消失，反应即告完成。

冷却至室温，进行盐析、过滤烘干制得染料I-1约123.5重量份

染料I-1

2、合成实例2(染料I-7的合成)

1)将30.3重量份2-萘胺-4，8双磺酸固体，加至200ml水和适量的冰中，搅拌打浆1小时，在保持温度10℃的情况下，加入17.7重量份31％盐酸，并缓缓滴加20％NaNO₂溶液进行重氮化反应。滴加时间约45分钟，滴加完毕后，继续搅拌1小时左右，消耗20％NaNO₂溶液约34.5重量份。

2)将18重量份3-氨基-4-甲氧基乙酰苯胺加至上述重氮盐溶液中进行偶合反应，保持反应温度5-10℃，反应中滴加15％Na₂CO₃溶液，调节反应液的PH值为5.0-5.5，偶合反应约需3小时，采用渗圈法检测重氮盐消失，偶合反应结束。

3)将29.4重量份31％盐酸加至上述的偶合物溶液中，添加适量的冰，在保持温度5-10℃时，缓缓滴加20％NaNO₂溶液进行重氮化反应，滴加时间约1小时，滴加完毕后，继续搅拌1小时左右。

4)在重氮化反应结束后，加入15％Na₂CO₃溶液，调节反应液的PH值为6.0-6.5，然后缓缓滴加223重量份10％周位酸溶液进行偶合反应，偶合反应时间约3小时，保持偶合温度20℃，PH值为6.0-6.5，反应结束后，进行盐析、过滤，制得下述染料(染料I-7-a)湿滤饼142.8重量份。

染料I-7-a

5)称取18.4重量份三聚氯氰，加入适量的冰和水，在0-5℃打浆45分钟。然后缓缓加入溶解于500ml水中的上述染料I-7-a的溶液进行第一次缩合反应，缩合反应温度10-15℃，缩合反应约3小时，缩合反应过程中不时用Na₂CO₃溶液调节控制反应液的PH值为6.0-6.5。用薄板层析法控制反应的终点，检测到染料I-7-a消失，缩合反应完成。

制得下述染料(染料I-7-b)

染料I-7-b

6)将18.4重量份三聚氯氰加入到适量的冰和水中，在温度低于5℃下搅拌打浆45分钟，于5-10℃温度缓慢滴加127重量份20％苯胺-2，5双磺酸溶液至三聚氯氰浆液中，不时用Na₂CO₃溶液控制反应液的PH为3，反应持续4小时。

用N，N-二甲基苯甲醛显色剂检测反应终点，显色为无色，反应即告完成。

7)将7.9重量份1，2-丙二胺加入至60ml水中，用浓盐酸调节溶液PH值为5.0-5.3，保持温度10-15℃，将此溶液滴加至上述缩合物溶液中，在此温度下反应2小时，以后逐步升温至40-45℃，再继续反应1小时，用高效液相色谱法检测一缩合物消失，反应即告完成。

制得染料I-7-c湿滤饼85重量份。

染料I-7-c

8)将染料I-7-b溶液与85重量份染料I-7-c湿滤饼混合，在搅拌的情况下，升温至30-35℃，缩合反应在PH＝8.0-8.5持续4小时，利用薄板层析法检测到染料I-7-b消失，缩合反应完成。

制得染料I-7-d

染料I-7-d

9)将31重量份烟酸酰胺加至400ml水中，在30℃时加入染料I-7-d溶液，不时用Na₂CO₃溶液调节PH值为6.0-6.5，加料完毕后，缓缓升温至85-90℃，在此温度下烟酸化反应12小时，反应过程中不时用醋酸钠溶液保持反应介质的PH为6.0-6.5。

使用薄板层析法或HPLC高速液相色谱法，控制反应的终点，检测到染料I-7-d消失，反应即告完成。

冷却至室温，进行盐析、过滤烘干，制得染料I-7约113.5重量份。

染料I-7

3、合成实例3(染料I-2的合成)

1)～6)步骤同合成实例1的1)～6)步骤。

7)将18.4三聚氯氰加入适量的冰和水，搅拌打浆45分钟，缓缓滴加86.5重量份20％间氨基苯磺酸溶液，加料完毕后，在温度10-15℃时，用Na₂CO₃溶液调节至PH值3-3.5，反应3小时，用N，N-二甲基苯甲醛显色剂检测为无色，反应即告完成。

8)将染料I-1-c溶液加入至上述溶液中，升温至30-35℃，在PH值8.0-8.5时反应4小时，用薄板层析检测染料I-1-c消失，缩合反应完成。

制得下述染料I-2-a

染料I-2-a

9)将31重量份烟酸酰胺加至400ml水中，在30℃时加入染料I-2-d溶液，不时用Na₂CO₃溶液调节PH值为6.0-6.5，加料完毕后，缓缓升温至85-90℃，在此温度下烟酸化反应12小时，反应过程中不时用醋酸钠溶液保持反应介质的PH为6.0-6.5。

使用薄板层析法或HPLC高速液相色谱法，控制反应的终点，检测到染料I-7-d消失，反应即告完成。

冷却至室温，进行盐析、过滤烘干制得染料I-2约113.8重量份。

染料I-2

4、合成实例4-8(染料I-3，染料I-4，染料I-5，染料I-6，染料I-8的合成)

以类似于实施例1，2和3描述的方式，制得相应得染料。

5、本发明的季铵型阳离子棕色染料的鉴定。

本发明的季铵型阳离子棕色染料通过以下方法进行检测：

1)元素分析

2)中性染色鉴定

以下叙述染料I-1～染料1-8的鉴定

1)元素分析

将合成制得的染料I-1～染料I-8经过精制，液相分离提纯后进行元素分析，元素分析结果列于表1中

表1

由表1可见，染料I-1～染料I-8的结构如下

染料I-1

染料I-2

染料I-3

染料I-4

染料I-5

染料I-6

染料I-7

染料I-8

2)中性染色鉴定

将合成制得的染料I-1～染料I-8，用中性染色条件进行中性染色，能够得到较好的染色效果，由此可得合成制得的染料I-1～染料I-8烟酸化反应充分。

二、本发明季铵型阳离子棕色活性染料的染色应用实例

1、染色应用实例的各项测试方法

1)涤/棉一浴染色：将相同重量的涤纶织物和纯棉织物，同浴按分散高温高压40℃升温至130℃的升温工艺染色，染色PH控制在7-8，染色浓度为0.1％，0.5％，1％，1.5％，2％，3％o.w.f.(染料对织物重)。染色后织物经恒温恒湿处理后，用Datacolor测色仪测试其表观深度K/S值并记录。

2)提升率测试：将织物按活性染料60℃恒温工艺染色，染色浓度为0.5％，1％，2％，4％，6％o.w.f.(染料对织物重)。染色后织物经恒温恒湿处理后，用Datacolor测色仪测试其表观深度K/S值并记录。

3)中性染色提升率测试：将织物按40℃升温至98℃的升温工艺染色，染色过程中不加入纯碱使染料在中性条件下固色。染色浓度为0.5％，1％，2％，4％，6％o.w.f.(染料对织物重)。染色后织物经恒温恒湿处理后，用Datacolor测色仪测试其表观深度K/S值并记录。

4)固色率F值：测试染色后织物的洗涤残液的吸光度，并根据公式计算F值。

公式：固色率F值＝E值-染色后染液的吸光度值÷染色前染液的吸光度值×100％

5)竭染率E值：测试染色前后染液的吸光度值，根据公式计算E值。

公式：竭染率E值＝(1-染色后染液的吸光度值÷染色前染液的吸光度值)×100％

6)热定型变色测试：将染色后织物经195℃定型140秒后，观察定型前后染色织物的色变情况，并根据ISO变色灰卡评定变色级数。

7)染色稳定性测试：温度稳定性测试，分别测试50℃、60℃、70℃恒温条件下染色所得织物的K/S值，K/S值越接近表示温定性越好。浴比稳定性测试，分别测试不同浴比条件下染色所得织物的K/S值，K/S值越接近表示温定性越好。

8)耐日晒牢度：测试标准参照AATCC 16E

9)耐汗光色牢度：测试标准参照JIS L 0888

10)耐氯化水色牢度：测试标准参照ISO 105-E03

11)耐氧化漂白损伤牢度：测试标准参照M&S C10A

12)耐皂洗色牢度：测试标准参照ISO 105-C10

13)耐摩擦色牢度：测试标准参照ISO 105-X12

2、应用实例使用的染料列于表2

表2

本染色应用实例采用常规的氯均三嗪型活性染料作为参比染料。

1)、色光(目测)

本发明的棕色活性染料(染料I-1～染料I-8)色光纯正鲜亮，可与烟酸均三嗪活性基团的红色、黄色或蓝色活性染料拼混构成棕褐色系列的颜色。

2)、染色的固色条件选择

本发明选择三种染色的固色条件，见表3

表3

本发明染料与参比染料的适用固色条件见表4

表4

注：表中，“○”表示条件可行，“×”表示条件不可行。

由表2、表3可见，本发明的棕色活性染料染色既适用于中温固色条件，也适用于中性固色条件。本发明的棕色活性染料染色可以节约能源，也可以与分散染料同浴染色。

3)、提升率测定

a)本发明的棕色活性染料在固色条件A下染纯棉织物，其提升率测定如下：

表5

由表5可见，本发明的棕色活性染料具有优良的提升率。

b)本发明的棕色活性染料在固色条件B下染纯棉织物，其提升率测定如下：

表6

由表6可见，本发明的棕色活性染料可成功地在中性条件下染色，并且有良好的提升性。而参比染料1、参比染料2和参比染料3不具备中性染色的特征。

4)、竭染率与固色率测定(在固色条件A下测定)

表7

由表7可见，本发明的活性棕色染料具有良好的竭染率与固色率。

5)、热定型变色的测定

本发明的棕色活性染料，其染色织物经195℃定型140秒后色变甚微。

表8

6)、染色稳定性(2％o.w.f.)

染色稳定性是指染色各因素的变化对染色结果的影响程度。

本发明的棕色活性染料对染色温度、浴比的变化具有良好的工艺宽容性。

染色温度稳定性测试                                    表9

染色浴比稳定性测试                                    表10

7)、涤/棉一浴染色

本发明棕色活性染料在分散染料染色工艺条件下进行纯棉织物的染色，数值列于下表

分散染色工艺下染纯棉织物                            表11

由表11可见，本发明的棕色活性染料具备与分散染料同浴成功地对涤/棉混纺织物一浴一步染色的特性，参比染料1、2和3不具备此项特性。

8)、各项染色牢度测定(测试深度为1/1标准深度)

表12

表13

表14

由表12、表13、表14可见，

本发明的棕色活性染料具有优异的各项染色牢度。尤为惊喜地是，本发明的棕色活性染料的耐氧漂、耐氯漂、耐日晒、耐汗光色牢度极为优异。