CN102504597B - 一种疏水可控活性染料d-w-r的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种疏水可控活性染料D-W-R的制备方法。其中D为活性染料母体；W为活性染料分子结构中的水溶性基团磺酸基、硫酸基或羧酸基与卤代烃反应生成的酯基；R为C₁-C₁₂的疏水链段。本发明利用商品活性染料分子结构中的水溶性基团磺酸基、硫酸基或羧酸基与卤代烷烃酯化反应制备一种疏水可控活性染料。本发明工艺简单，不需要特殊的工艺设备，酯化率容易控制，成本较低。本发明所得疏水可控活性染料尤其适用于低盐或无盐染色纤维素纤维，可以提高染料利用率，但不会增加染色织物的皂洗难度，也不会改变染色产品的色光，并且可以降低废水处理成本。

Description

一种疏水可控活性染料D-W-R的制备方法

技术领域

本发明属于活性染料制备领域，特别是涉及一种疏水可控活性染料D-W-R的制备方法。

背景技术

活性染料染色时由于其上染率不够高而需要用大量电解质促染，根据染料结构不同，用盐量一般为30～150 g/L。但电解质的使用会造成含有大量染料和电解质的废水产生而严重污染环境。

许久以来染色工作者大多致力于研究纤维素纤维或活性染料的化学改性，以改善其染色性能，降低染色过程中无机盐的使用。但在纤维素纤维或活性染料化学改性过程中遇到的“瓶颈”问题是：目前所用改性剂大多为阳离子改性剂，改性纤维素纤维表面正电荷分布不均匀以及静电力驱动活性染料对纤维素纤维的吸附降低了活性染料在纤维内部的扩散，导致染色不匀；另外，由于活性染料与改性剂之间形成的离子键结合导致湿摩擦牢度降低。这些问题与纤维素纤维材料表面性能及活性染料本身特性有很大关系。

J. Oakes 和 S. Dixon对分子结构中含有磺酸基的染料模型在不同pH值下对棉纤维进行吸附研究，证明向分子结构中引入阴离子性基团可以降低染料对棉纤维亲和力的主要原因是增加了染料在水中的溶解度，而不是增加了染料与棉纤维之间的静电斥力。

基于以上研究结果，对无机盐在活性染料染色中的作用进行分析可以看出，染色过程中加入无机盐除了可以对纤维发生作用——屏蔽纤维表面的负电荷；还可能与染料发生作用——破坏染料分子周围的水化层，降低染料在水中的溶解度，使活性染料分子对纤维素纤维的亲和力增加。因此，为了提高活性染料在纤维素纤维上的吸附量除了改变纤维或染料分子表面的电荷，还可以通过改变染料在水中溶解性的方法来实现，但是到目前为止，尚无相关研究报道。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种疏水可控活性染料的制备方法，该方法制备简单，转化率较高，容易工业化，染料粗品可直接用于染色。

本发明一种疏水可控活性染料D-W-R的制备方法，通过以下步骤实现：

将商品活性染料溶解于溶剂1中，加入疏水链长度为C₁-C₁₂的卤代烷烃与相转移催化剂，于40-150 ℃反应4~10 h，减压蒸馏溶剂1，然后加入蒸馏水将其溶解，通过氯化钠盐析除去相转移催化剂，压滤分离得染料滤饼，再用溶剂2洗涤除去未反应的卤代烷烃，干燥即得疏水可控活性染料D-W-R粗产品；

所述的商品活性染料与溶剂1的比例为1 g:30 mL～1 g:50 mL，溶剂1是指水、N, N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；

所述的卤代烷烃是指分子链长度为C₁-C₁₂的氯代烃、溴代烃或碘代烃，卤代烷烃与染料分子中水溶性基团磺酸基、硫酸基或羧酸基的摩尔比为0.2:1 ~1:1；

所述的相转移催化剂是指四丁基溴化铵或四丁基碘化铵；相转移催化剂与卤代烷烃的摩尔比为1:1~1:2，以1:1为较佳；

所述的溶剂2是指石油醚、正己烷或环己烷。

上述方法也可以将疏水可控活性染料D-W-R粗产品溶解成20%水溶液，然后依次经过反渗透膜处理、柱层析制备疏水可控活性染料D-W-R纯品。

所述的疏水可控活性染料的结构通式为D-W-R，其中，D是分子结构中含有水溶性基团磺酸基、硫酸基或羧酸基的商品活性染料母体；W为活性染料分子结构中的水溶性基团磺酸基、硫酸基或羧酸基与卤代烃反应生成的酯基；R为C₁-C₁₂的疏水链段。

所述的疏水可控活性染料D-W-R适用于纤维素纤维的低盐或无盐染色。

本发明为解决传统商品活性染料应用过程中面临的高电解质使用量的问题，提供了一种疏水可控活性染料D-W-R的制备方法，通过对商品活性染料中的水溶性基团磺酸基、羧酸基或硫酸基等与含有疏水链的卤代烃进行酯化向染料分子结构中引入疏水性的基团，降低染料在水中溶解度的方法提高染料在纤维素纤维上的吸附量，从而降低染色过程中盐的用量。另外，对于水溶性基团磺酸基、硫酸基或羧酸基与疏水链段之间形成的酯基在活性染料碱性条件下固色时可以发生水解，使吸附到纤维素纤维上的染料水溶性得到恢复，避免了由于疏水性提高导致染色产品的皂洗难度增加的问题，而且不会改变染色产品的色光。

本发明的有益效果：

1、本发明制备方法简单，设备要求低，转化率较高，容易工业化；

2、本发明制备的疏水可控活性染料D-W-R粗品可直接用于染色，也可经反渗透膜处理及柱层析提纯后应用；

3、本发明所得活性染料尤其适用于低盐或无盐染色纤维素纤维，可以提高活性染料利用率，但不会增加染色织物的皂洗难度，也不会改变染色产品的色光，并且可以降低废水处理成本。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

将1.00 g(1.60 mmol)活性艳红X-3B（C.I.活性红2）商品染料溶解于30 mL蒸馏水中，再依次加入0.309 g(1.60 mmol)1-溴辛烷与1.182 g(3.20 mmol)相转移催化剂四丁基碘化铵，于100 ℃反应6 h，减压浓缩产品溶液，然后加入氯化钠盐析，压滤分离得染料滤饼，再用环己烷洗涤除去未反应的1-溴辛烷，干燥即得取代度为45%的疏水可控活性艳红X-3B。

实施例2

将1.00 g(1.33 mmol)活性艳橙K-R染料母体溶入50 mL N, N-二甲基甲酰胺中，再加入0.199 g(0.798 mmol)1-溴十二烷与0.295 g(0.798 mmol)相转移催化剂四丁基碘化铵，于150℃条件下回流反应4 h，减压蒸发除去溶剂，用正己烷洗涤除去未反应的1-溴十二烷，将染料滤饼溶解成20%水溶液，然后加入氯化钠盐析，压滤分离得染料滤饼，干燥即得取代度20%疏水可控活性艳橙K-R。

实施例3

将1.00 g(1.60 mmol)活性艳蓝KN-R(C.I.活性蓝19)染料母体溶入40 mL 二甲基亚砜中，再加入0.454 g(3.20 mmol)碘甲烷与1.032 g(3.20 mmol)相转移催化剂四丁基溴化铵，于40 ℃条件下回流反应10 h，减压蒸发除去溶剂和未反应的碘甲烷，将染料滤饼溶解成20%水溶液，然后加入氯化钠盐析，压滤分离得染料滤饼，干燥即得取代度为80%的疏水可控活性艳蓝KN-R。

实施例4

将1.00 g(1.39 mmol) 活性艳红X-B（C.I.活性红1）染料母体溶入30 mL蒸馏水中，再加入0.258 g(2.78 mmol)氯代正丁烷与0.896 g(2.78 mmol)相转移催化剂四丁基溴化铵，于100 ℃反应8 h，减压浓缩产品溶液，然后加入氯化钠盐析，压滤分离得染料滤饼，再用石油醚洗涤除去未反应的氯代正丁烷，干燥即得取代度为65%的疏水可控活性艳红X-B。

Claims (4)

1.一种疏水可控活性染料D-W-R的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：

将分子结构中含有磺酸基的商品活性染料溶解于溶剂1中，加入疏水链长度为C₁-C₁₂的卤代烷烃与相转移催化剂，于40-150 ℃反应4~10 h，减压蒸馏溶剂1，然后加入蒸馏水将其溶解，通过氯化钠盐析除去相转移催化剂，压滤分离得染料滤饼，再用溶剂2洗涤除去未反应的卤代烷烃，干燥即得疏水可控活性染料D-W-R粗产品；

所述的疏水可控活性染料的结构通式为D-W-R，其中，D是分子结构中含有水溶性基团磺酸基的商品活性染料分子母体；W为活性染料分子结构中的水溶性基团磺酸基与卤代烃反应生成的酯基；R为C₁-C₁₂的疏水链段；

所述的分子结构中含有磺酸基的商品活性染料与溶剂1的比例为1 g:30 mL～1 g:50 mL，溶剂1是指水、N, N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；

所述的卤代烷烃是指分子链长度为C₁-C₁₂的氯代烃、溴代烃或碘代烃，卤代烷烃与染料分子中水溶性基团磺酸基的摩尔比为0.2:1 ~1:1；

所述的相转移催化剂是指四丁基溴化铵或四丁基碘化铵；相转移催化剂与卤代烷烃的摩尔比为1:1~1:2；

所述的溶剂2是指石油醚、正己烷或环己烷。

2.根据权利要求1所述的疏水可控活性染料D-W-R的制备方法，其特征在于：将疏水可控活性染料D-W-R粗产品溶解成20%水溶液，然后依次经过反渗透膜处理、柱层析制备疏水可控活性染料D-W-R纯品。

3.根据权利要求1或2所述的疏水可控活性染料D-W-R的制备方法，其特征在于：相转移催化剂与卤代烷烃的摩尔比为1:1。

4.权利要求1所述的疏水可控活性染料D-W-R用于纤维素纤维的低盐或无盐染色。