一种分散染料单体化合物及分散染料(一)技术领域
本发明涉及一种适用于疏水性纤维材料染色的分散染料单体化合物
以及以其为原料制得的分散染料。
(二)背景技术
近年来,随着聚酯织物需求和用量的上升,使得分散染料成为目前世
界染料市场上开发最活跃的染料之一,分散染料上染聚酯织物的牢度性能
是考量其品质的重要指标,一方面,色牢度差的产品在穿着过程褪色,会
影响穿在身上的其它服装,或者在与其他衣物洗涤时沾染其他衣物,影响
美观;另一方面,色牢度好与坏还直接关系到人体的健康安全,色牢度差
的产品上的染料分子等有可能通过皮肤被人体吸收而危害皮肤,甚至伤害
身体健康。
染料的染色牢度主要取决于染料和纤维之间的结合力,如果两者之间
的结合键就不牢固,多大的外力都无法使它们进行牢固的结合,即便使用
助剂或其他促进剂将色牢度提高0.5级左右,也经不住熨烫、洗涤、摩擦
等外界因素破坏。因此,努力提高产品本身的色牢度尤其重要。尽管现有
文献CN101522816、GB909843提供了一种新的染料化合物,在水洗牢度
及升华牢度方面有较好表现,但仍有进一步改善的空间。
(三)发明内容
本发明目的在于提供一种新的分散染料单体化合物及分散染料,具有
优异的耐熨烫色牢度和水洗牢度,良好的PH稳定性,适合聚酯或其混纺
织物的浸染、连续染色及印花工程。
本发明采用的技术方案是:
一种分散染料单体化合物,结构如式(Ⅰ)所示:
式(Ⅰ)中:
X1、X2相互独立为H、Cl、Br、NO2或CN;
R1为H或C1~C4烷氧基;
R2为H或C1~C4的烷酰氨基;
R3为C1~C4的烷基或苯基;
R4为C1~C4的烷基、苄基或C2H4COOCH2COR5,R5为C1~C4的烷基
或苯基。
优选的,X1、X2同时为H、Cl或Br,或者X1为CN、X2为硝基;
R1为H或甲氧基;R2为H或乙酰氨基;R3为甲基或苯基;R4为乙基、
苄基、C2H4COOCH2COCH3或C2H4COOCH2CO-Ph,其中Ph为苯基。
更为优选的,所述分散染料单体化合物为下列之一:
本发明所述的分散染料化合物,可采用行业内通常的重氮化、偶合
反应方式制备,典型如:
(1)将式(Ⅱ)化合物在酸性条件下,与亚硝酰硫酸或亚硝酸钠进行
重氮化,控制温度-10℃~10℃;(2)在偶合反应器内加入水和式(Ⅲ)化
合物搅拌打浆;(3)将重氮盐加入至偶合反应器内,控制温度0~10℃,
搅拌到反应终点,过滤、洗涤至中性,制得所述分散染料单体化合物。其
中式(Ⅱ)和式(Ⅲ)化合物可采用行业内常规方法制备,也可采用市售
商品。
以上式(Ⅱ)和式(Ⅲ)中,X1、X2、R1~R4的定义同式(Ⅰ)。
对于行业内本领域普通技术人员,式(Ⅱ)和式(Ⅲ)的化合物是已
知的,或是容易通过已知方法由已知化合物进行制备。
本发明还涉及所述分散染料单体化合物在制备分散染料中的应用。
一种分散染料,由一种以上式(Ⅰ)染料单体化合物和助剂组成,染
料单体化合物与助剂质量之比为1:0.8~5。配制方法为:分散染料化合
物在助剂、水或其它润湿剂的存在下用砂磨机或研磨机等粉碎机进行微粒
子化。
所述助剂为所述的助剂为分散染料商品化时常用的分散剂、扩散剂及
表面活性剂等,优选为下列之一或其中两种以上的混合物:萘磺酸甲醛缩
合物、烷基萘磺酸甲醛缩合物、苄基萘磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸盐。
具体地,萘磺酸甲醛缩合物如扩散剂NNO,烷基萘磺酸甲醛缩合物如分
散剂MF(甲基萘磺酸甲醛缩合物),苄基萘磺酸甲醛缩合物如扩散剂CNF
等,木质素磺酸盐如木质素磺酸钠(如市售分散剂Reax83A、Reax85A)
等。
本发明所述的分散染料单体化合物或分散染料制剂,可相互之间以任
意比例复配后应用于染色,也可与其它染料如分散红、分散橙、分散紫、
分散黄、分散蓝等染料复配得到深蓝、黑色的染料组合物应用于染色。
根据本发明所述制成的分散染料制剂,可采用普通浸染法、轧染法进
行染色,也可用于直接印花。其中,普通浸染法如将聚酯织物进行预处理,
放入染缸中进行浸染,染毕,冷水清洗至中性,绞干,再进行还原清洗,
烘干;直接印花如将织物进行染前处理,烘干,定形,在印花机上印分散
染料色浆,再进行蒸化,利用汽蒸方式使织物上的染料固色,最后水洗,
拉幅定型。
利用本发明制得的分散染料制剂,可以微粒子化后的液态、乳膏态或
者用喷雾干燥法等进行干燥后的粉状、颗粒状态供给染色;利用本发明制
得的分散染料制剂上染疏水性纤维材料时,PH值适用范围广、重现性好、
染深性强、得色量高、均匀性佳,特别是耐水洗和耐熨烫色牢度极佳。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围
并不仅限于此:
实施例1:
式(Ⅲ-1)代表的偶合组分(N,N-二甲基羰基甲氧碳酰乙基苯胺)的
制备:
向500ml容器里投入18.6g苯胺、72g丙烯酸和100g水,升温到90℃,
保温10h,降温同时加入100g甲醇,在0~5℃保温搅拌12h;然后结晶过
滤,用50g甲醇洗涤,烘干,得二羧酸产物。向500ml容器里投入68.5g
溴丙酮、11.6g纯碱和23.7g(折百量)上述制得的二羧酸产物,升温到
80℃;再投入5g碘化钾,保温反应12h;然后降温到40℃,加水100g,
结晶过滤。
重氮化反应:向500ml的容器里,投入25g水,降温加入87g浓硫
酸,继续降温至10℃;加入13.8g对硝基苯胺,温度控制在20~30℃搅拌
4h;在10~15℃慢慢滴加35g40%(w/w)的亚硝酰硫酸,控制滴加时间
在6~7h,加完后继续搅拌4h,制得重氮液,备用。
偶合反应:向2L容器里投入1000g水、50g浓硫酸和34.9g(折百量)
的式(Ⅲ-1)的偶合组分,打浆半小时;将上述制得的重氮液在20min
内滴加到偶合组分打浆液里,控制温度0~5℃反应5~6h;终点到后(用
渗圈实验检测反应终点),将物料升温到75℃,再保温3h;最后抽滤、洗
涤到中性,即可制得式(Ⅰ-1)所示的染料滤饼,λmax[DMF]=483nm,上
染织物为橙色色调。
实施例2:
式(Ⅲ-2)代表的偶合组分(N,N-二苯基羰基甲氧碳酰乙基苯胺)的
制备:
向500ml容器里投入18.6g苯胺、72g丙烯酸和100g水,升温到90℃,
保温10h,降温同时加入100g甲醇,在0~5℃保温搅拌12h;然后结晶过
滤,用50g甲醇洗涤,烘干,得二羧酸产物。向500ml容器里投入2-溴
苯乙酮100.4g、11.6g纯碱和23.7g(折百量)上述制得的二羧酸产物,升
温到80℃,再投入5g碘化钾,保温反应12h;然后降温到40℃,加水200g,
结晶过滤。
重氮化反应:向500ml的容器里,投入25g水,降温加入87g浓硫
酸,继续降温至10℃;加入13.8g对硝基苯胺,温度控制在20~30℃搅拌
4h;在10~15℃慢慢滴加35g40%的亚硝酰硫酸,控制滴加时间在6~7h,
加完后继续搅拌4h,制得重氮液,备用。
偶合反应:向2L容器里投入1000g水和47.4g(折百量)式(Ⅲ-2)
的偶合组分,打浆半小时;将上述制得的重氮液在20min内滴加到偶合
组分打浆液里,控制温度0~5℃反应5~6h;终点到后(用渗圈实验检测
反应),将物料升温到75℃,再保温3h;最后抽滤、洗涤到中性,即可制
得式(Ⅰ-2)所示的染料滤饼,λmax[DMF]=480nm,上染织物为橙色色调。
实施例3:
重氮化反应:向500ml容器中加入80g浓硫酸和35g40%的亚硝酰硫
酸,降温到0~5℃,并在3~4h内加完20.7g2,6-二氯对硝基苯胺,加完
后保温3h,制得重氮液(备用)。
偶合反应:向2L容器里投入1000g水、20g浓硫酸和34.9g(折百量)
式(Ⅲ-1)的偶合组分,打浆半小时;将上述制得的重氮液在1-2h内滴
加到偶合组分打浆液里,控制温度0~5℃反应5~6h;终点到后(用渗圈
实验检测反应),将物料升温到75℃,再保温3h;最后抽滤、洗涤到中性,
即可制得式(Ⅰ-3)所示的染料滤饼,λmax[DMF]=433nm,上染织物为棕
色色调。
实施例4:
重氮化反应:向500ml容器中加入80g浓硫酸和35g40%的亚硝酰硫
酸,降温到0~5℃,并在3~4h内加完20.7g2,6-二氯对硝基苯胺,加完
后保温3h,制得重氮液(备用)。
偶合反应:向2L容器里投入1000g水和47.4g(折百量)式(Ⅲ-2)
的偶合组分,打浆半小时;将上述制得的重氮液在20min内滴加到偶合
组分打浆液里,控制温度0~5℃反应5~6h;终点到后(用渗圈实验检测
反应),将物料升温到75℃,再保温3h;最后抽滤、洗涤到中性,即可制
得式(Ⅰ-4)所示的染料滤饼,λmax[DMF]=430nm,上染织物为棕色色调。
实施例5:
式(Ⅲ-3)所示偶合组分的制备:
向500ml容器里投入0.4mol间乙酰氨基苯胺,0.4mol的丙烯酸,100g
水,升温到90度,保温30h,降温,同时加入200g甲醇,在0-5度保温搅
拌12h,结晶过滤,用50g甲醇洗涤。洗好后,得一羧酸产物。
向500ml容器里投入150g水,纯碱11.6g,一羧酸产物0.1mol,氯
化苄20.5g,升温到80度,投入2gKI,保温12h。降温,同时加入400g
甲醇,在0-5度保温搅拌12h,结晶过滤,用50g甲醇洗涤,烘干,中间
产物备用。
向500ml容器里投入100gDMF,纯碱11.6g,中间产物0.1mol,溴丙
酮14.2g,升温到60度,投入1gKI,保温12h。降温到40度,加水200g,
结晶过滤,制得式(Ⅲ-3)的偶合组分。
重氮化反应:向500ml容器中加入80g浓硫酸和35g40%的亚硝酰硫
酸,降温到0~5℃,并在3~4h内加完20.8g 2-氰基-4,6-二硝基苯胺,加完
后保温3h,制得重氮液(备用)。
偶合反应:向2L容器里投入1000g水和36.8g(折百量)式(Ⅲ-3)
的偶合组分,打浆半小时;将上述制得的重氮液在20min内滴加到偶合
组分打浆液里,控制温度0~5℃反应5~6h;终点到后(用渗圈实验检测
反应),将物料升温到75℃,再保温3h;最后抽滤、洗涤到中性,即可制
得式(Ⅰ-5)所示的染料滤饼,λmax[DMF]=593nm,上染织物为宝蓝色调。
实施例6:
式(Ⅲ-4)所示偶合组分的制备:参照实施例5中式(Ⅲ-3)偶合组
分的制备方法,不同的是,采用0.4mol2-甲氧基-5-乙酰氨基苯胺代替
0.4mol间乙酰氨基苯胺进行反应。
重氮化反应:向500ml的容器里,投入25g水,降温加入87g浓硫
酸,继续降温至10℃;加入13.8g对硝基苯胺,温度控制在20~30℃搅拌
4h;在10~15℃慢慢滴加35g40%的亚硝酰硫酸,控制滴加时间在6~7h,
加完后继续搅拌4h,制得重氮液,备用。
偶合反应:向2L容器里投入1000g水和39.8g(折百量)式(Ⅲ-4)
的偶合组分,打浆半小时;将上述制得的重氮液在20min内滴加到偶合
组分打浆液里,控制温度0~5℃反应5~6h;终点到后(用渗圈实验检测
反应),将物料升温到75℃,再保温3h;最后抽滤、洗涤到中性,即可制
得式(Ⅰ-6)所示的染料滤饼,λmax[DMF]=516nm,上染织物为红玉色调。
实施例7:
式(Ⅲ-5)所示偶合组分的制备:
向500ml容器里投入0.4mol 2-甲氧基-5-乙酰氨基苯胺,0.4mol的丙
烯酸,100g水,升温到90度,保温30h,降温,同时加入200g甲醇,在
0-5度保温搅拌12h,结晶过滤,用50g甲醇洗涤。洗好后,得一羧酸产
物。
向500ml容器里投入150g水,纯碱11.6g,一羧酸产物0.1mol,溴
乙烷16.5g,升温到80度,投入2g KI,保温12h。降温,同时加入400g
甲醇,在0-5度保温搅拌12h,结晶过滤,用50g甲醇洗涤,烘干,中间
产物备用。
向500ml容器里投入100gDMF,纯碱11.6g,中间产物0.1mol,溴丙
酮14.2g,升温到60度,投入1gKI,保温12h。降温到40度,加水200g,
结晶过滤,制得式(Ⅲ-5)的偶合组分。
重氮化反应:向500ml的容器里,投入25g水,降温加入87g浓硫
酸,继续降温至10℃;加入13.8g对硝基苯胺,温度控制在20~30℃搅拌
4h;在10~15℃慢慢滴加35g40%的亚硝酰硫酸,控制滴加时间在6~7h,
加完后继续搅拌4h,制得重氮液,备用。
偶合反应:向2L容器里投入1000g水和33.6g(折百量)式(Ⅲ-5)
的偶合组分,打浆半小时;将上述制得的重氮液在20min内滴加到偶合
组分打浆液里,控制温度0~5℃反应5~6h;终点到后(用渗圈实验检测
反应),将物料升温到75℃,再保温3h;最后抽滤、洗涤到中性,即可制
得式(Ⅰ-7)所示的染料滤饼,λmax[DMF]=527nm,上染织物为红玉色
调。
实施例8:
将上述实施例1~7制得的式(Ⅰ-1)~(Ⅰ-7)所示的染料化合物滤
饼,按照下表1所示的数据,加入助剂、水研磨均匀,干燥脱水即得相应
的分散染料制剂。
表1
实施例9:
将实施例1~实施例7制备的式(Ⅰ-1)~(Ⅰ-7)所示的染料单体化
合物,分别与扩散剂CNF以1:3拼混,砂磨5小时左右,进行高温高压
染色,染液用醋酸调节PH为4.5-5,室温入染,1小时内升温至135℃,
在135℃下保温1小时,冷却至90℃以下开始取样,染样取出用0.6%(w/w)
MaOH溶液在80℃下处理10分钟。浴比为1:50,普通聚酯纤维染色深
度为2%。
染样耐熨烫牢度性能按ISO-105-X11标准测定,耐水洗牢度性能按照
GB/T3921标准测定,测试结果见下表2。
对比实施例1:
分别将GB909843、CN101522816已知的下式(Ⅳ-1)~式(Ⅳ-7)的
染料,按照上述分散染料染色应用实施例中所述的方法进行商品化和染色
实验,结果见下表2。
表2