CN101077937A - 一种环保型橙色或棕色中性染料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种环保型橙色或棕色中性染料及其制备方法，其特征是铁或铝金属离子有机络合物、或是铁和铝金属离子有机络合物的混合物，通过改变单偶氮染料的结构及金属离子种类或比例，即可得到色光不同但鲜艳度良好的环保型橙色或棕色中性染料。染料所含金属离子在生产与应用废水排放中不会造成环境污染，用该染料染色的织物对人体健康无危害，并且该环保型橙色或棕色中性染料具有很好的牢度性能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种环保型金属有机络合染料，特别是一种环保型橙色或棕色中性染料及其制备方法。
技术背景：
众所周知，金属络合染料产生于二十世纪70年代，由于具有很好的日晒牢度和湿处理牢度，使得该类染料发展十分迅速。现有技术是采用铜、铬、钴离子进行络合得到的金属有机络合染料具有发色值高、颜色鲜艳的特点，因此世界各国生产的金属有机络合染料大多使用水溶性铜、铬、钴盐作为络合剂。但是近年来人们又发现，使用含有铜、铬、钴重金属离子的染料染色织物对人体健康有危害，并且在染料生产与应用中排放染料废水里含有大量的重金属离子，造成严重的环境污染。因此在20世纪80年代末以来，许多国家相继制定了环保法规，要求降低含有铜、铬、钴重金属离子废水的排放浓度，这样就限制了这类染料的进一步生产与应用。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，寻求提供一种环保型橙色或棕色中性染料，能够弥补现有市场上对该类染料的缺少并提供该染料的制备工艺方法。
一种环保型橙色或棕色中性染料，其特征在于它是铁或铝金属离子有机络合物、或是铁和铝金属离子有机络合物的混合物，具有如下结构通式：
结构式中R1和R2可以分别为-H、-NO2、-OH、-CF3、-CN、Cl、Br、-SO2NH2或-CONH2，两者可以相同，也可以不同；R2可以位于苯环上取代基的邻位、间位或对位；Me为铁或铝金属离子，或是铁和铝金属离子混合物，当Me为Fe3+或Al3+，或两者的混合金属离子时，n为1，当Me为Fe2+和Al3+混合金属离子时，n值可由混合的Fe2+和Al3+金属离子摩尔比例计算而得；所述的铁、铝金属有机络合物的混合物中铁与铝金属离子的摩尔比为1∶0.1-10。
为了实现一种环保型橙色或棕色中性染料的制备方法，本发明的特征在于首先将4-取代-2-氨基苯酚用碱液溶解，然后加入到盐酸和碎冰中，控制温度低于5℃、PH值为强酸性，再边搅拌边加入亚硝酸钠溶液，保持温度为0-50℃，反应1-2小时，得重氮盐溶液，将1-取代苯基-3-甲基-5-吡唑酮用碱液溶解，降温至5-10℃，将上述制备的重氮盐溶液缓慢地加入到1-取代苯基-3-甲基-5-吡唑酮溶液中，用碱液调节溶液的pH值为9-12，充分反应3-4小时，得单偶氮染料溶液，将单偶氮染料溶液升温至60-90℃，加入水溶性铝盐或铁盐、或铝盐和铁盐混合溶液，用碱液调节pH＝7-10，温度保持60-90℃，反应3-4小时，加入氯化钠进行盐析，降至室温，过滤、干燥、粉碎；所述的水溶性铝盐和铁盐混合溶液中的铁与铝金属离子的摩尔比为1∶0.1-10；所述的1-取代苯基-3-甲基-5-吡唑酮与4-取代-2-氨基苯酚的摩尔比为1∶1。
本发明采用水溶性铁盐或铝盐或两者的混合溶液做络合剂，通过改变单偶氮染料的结构及金属离子种类或比例，即可得到色光不同但鲜艳度良好的环保型橙色或棕色中性染料。染料所含金属离子在生产与应用废水排放中不会造成环境污染，用该染料染色的织物对人体健康无危害，并且该环保型橙色或棕色中性染料具有很好的牢度性能。
具体实施方式：
下面通过实施例说明本发明。
实施例1：染料中性橙1的合成
(1)5-硝基-2-氨基苯酚的重氮化：按常规将0.1mol 5-硝基-2-氨基苯酚用水250ml和30％于5℃，PH值为强酸性；在搅拌下将25ml浓度为4mol/L的亚硝酸钠溶液加入到反应液中，保持温度为5-10℃，反应1-2小时，即得重氮盐溶液。反应式如下：
(2)单偶氮染料的生成：在三口烧瓶中，将0.1mol 1-间磺酰胺基苯基-3-甲基-5-吡唑酮用100ml水、7g碳酸钠和10ml 30％的氢氧化钠溶液溶解，降温至0-5℃；将重氮盐溶
液在1-2小时内加入到反应液中，用30％的碱液调节溶液的pH值＝9-12，在0-5℃下充分反应，直到重氮盐完全消失，反应结束得单偶氮染料溶液。
反应式如下：
(3)金属络合染料的制备：将上述单偶氮染料溶液升温至75℃，在2小时内滴加0.0505mol的三氯化铝溶液，用稀碱液调节pH＝7-12，温度保持75℃，直到单偶氮染料完全消失(用薄层色谱监测反应的进行，展开剂为乙酸乙酯∶吡啶∶水＝6∶1∶1)；反应结束，用1mol/L盐酸调节pH＝6.5-7.0，加入氯化钠进行盐析并降至室温，抽滤，滤饼于80℃下干燥，即得鲜艳度良好的橙色络合染料1。反应式如下：
染色实验和牢度实验结果表明：橙色络合染料1具有良好的染色性能，用纤维重量的2％橙色络合染料1对羊毛织物和锦纶织物进行染色，即可获得色泽良好的橙色染色织物，且染色织物具有良好的日晒牢度和湿处理牢度。
实施例2：染料中性橙2的合成
合成过程同实施例1，将4-氯-2-氨基苯酚改为4-磺酰胺基-2-氨基苯酚，将1-(间磺酰胺基苯基)-3-甲基-5-吡唑酮改为1-(对氯苯基)-3-甲基-5-吡唑酮，可得色泽优良，具有良好的日晒牢度和湿处理牢度的染料中性橙2。
实施例3：染料中性棕1的合成
合成过程同实施例1，但络合剂由三氯化铝改为三氯化铁和三氯化铝混合物，其中铁铝金属离子摩尔比例为1∶2，则得色泽良好的染料中性棕1。
染色实验和牢度实验测试结果表明：棕色络合染料2具有良好的染色性能，用纤维重量的2％棕色络合染料2对羊毛织物和锦纶织物进行染色，即可获得色泽良好的棕色染色织物，且染色织物具有良好的日晒牢度和湿处理牢度。
本发明中的铁、铝金属有机络合物的混合物中铁、铝金属离子的摩尔比为1∶0.1-10。上述各实施例中所用的4-取代-2-氨基苯酚中的取代基可以改为-H、-OH、-CF3、-CN、Cl、Br、-SO2NH2或-CONH2；1-取代苯基-3-甲基-5-吡唑酮的取代基也可改为-H、-NO2、-OH、-CF3、-CN、Cl、Br、或-CONH2，并且其取代位置可以位于苯环上的2位、3位或4位，其方法和效果类似。
Claims (2)
1、一种环保型橙色或棕色中性染料，其特征在于该染料是铁或铝金属离子有机络合物、或是铁和铝金属离子有机络合物的混合物，具有如下结构通式：
结构式中R1和R2可以分别为-H、-NO2、-OH、-CF3、-CN、Cl、Br、-SO2NH2或-CONH2，两者相同或不同；R2位于苯环上取代基的邻位、间位或对位；Me为铁或铝金属离子，或是铁和铝金属离子混合物，当Me为Fe3+或Al3+，或两者的混合金属离子时，n为1，当Me为Fe2+和Al3+混合金属离子时，n值由混合的Fe2+和Al3+金属离子摩尔比例计算而得；铁、铝金属有机络合物的混合物中铁与铝金属离子的摩尔比为1∶0.1-10。
2.一种环保型橙色或棕色中性染料的制备方法，其特征在于首先将4-取代-2-氨基苯酚用碱液溶解，然后加入到盐酸和碎冰中，控制温度低于5℃、PH值为强酸性，再边搅拌边加入亚硝酸钠溶液，保持温度为0-50℃，反应1-2小时，得重氮盐溶液，将1-取代苯基-3-甲基-5-吡唑酮用碱液溶解，降温至5-10℃，将上述制备的重氮盐溶液缓慢地加入到1-取代苯基-3-甲基-5-吡唑酮溶液中，用碱液调节溶液的pH值为9-12，充分反应3-4小时，得单偶氮染料溶液，将单偶氮染料溶液升温至60-90℃，加入水溶性铝盐或铁盐、或铝盐和铁盐混合溶液，用碱液调节pH＝7-10，温度保持60-90℃，反应3-4小时，加入氯化钠进行盐析，降至室温，过滤、干燥、粉碎；水溶性铝盐和铁盐混合溶液中的铁与铝金属离子的摩尔比为1∶0.1-10；1-取代苯基-3-甲基-5-吡唑酮与4-取代-2-氨基苯酚的摩尔比为1∶1。
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