CN103773071A - 一种活性黄染料化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有腙式结构的活性黄染料化合物,该化合物结构如式(Ⅰ)所示。本发明活性染料化合物,应用于纤维素纤维、聚酰胺纤维等纤维材料的印染时,其耐汗-光性能优异,上染率和固色率高,提升性、匀染性、染色稳定性好,色泽鲜亮饱满。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种活性黄染料化合物,具体涉及一种具有腙式结构的活性黄染料化合物。
(二)背景技术
活性染料在染色过程中,与纤维发生共价键结合的同时,还会与介质,特别是水溶液发生水解等反应,生成水解染料等不能发生共价键结合的染料,导致固色率偏低,一般仅在50~80%,不仅造成了资源浪费,而且降低了纺织品的色牢度特别是湿处理牢度,未固着的染料进入废水中,还严重污染了环境。
另外,随着人们对纺织品生态环保性能要求的提高,对活性染料的耐汗光牢度提出了更高的要求,当人们着装在户外工作或运动时,往往要大量出汗。纺织品在汗液浸渍的同时,还受到烈日的暴晒,其褪色程度比汗液和光单独作用时都严重。脱离纺织品的染料及其反应副产物还会直接接触皮肤,对人体的使用安全性造成侵害。棉用活性染料耐汗-光牢度的问题目前比较突出。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一类经济的、具有腙式结构的新型活性黄染料化合物,该化合物不仅具有优异的耐汗-光牢度,还具有极高的固色率、较好的染深性、较佳的匀染性和湿处理牢度,且非固着部分易于洗除。
本发明采用的技术方案是:
一种活性黄染料化合物,结构如下式(Ⅰ)所示:
式(Ⅰ)中:
Y1、Y2各自独立为-CH=CH2或-C2H4OSO3M1,M1、M2为H或碱金属。
-SO2Y1、-SO2Y2优选为间位或对位取代。
所述的式(Ⅰ)化合物优选为下式之一:
所述化合物中,M1、M2优选为H、Li、Na或K,更优选为H或Na。
本发明还涉及制备所述活性黄染料化合物的方法,本发明所述的式(Ⅰ)的活性黄染料化合物,可以游离酸或优选以碱金属盐的形式来制备,按照通常的方法,它可以方便地由游离酸形式转化成碱金属盐的形式,或者由碱金属盐形式转化为游离酸形式,所述的碱金属盐可以为锂盐、钠盐或钾盐。具体的,所述方法包括:先将式(a)、(b)和(c)的化合物在盐酸的存在下,按照本领域常规方法,与亚硝酸钠在0℃~10℃进行重氮化,所得重氮化物再与式(d)所示的化合物在pH值2~7的条件下进行偶合,制得所述活性黄染料化合物;
式(a)~(d)中:
Y1、Y2各自独立为-CH=CH2或-C2H4OSO3M1,M1、M2为H或碱金属,所述的碱金属选自Li、Na或K。M1、M2优选H或Na,所述方法可如下:
(1)重氮化:将式(a)所示的化合物原料加到水中搅拌均匀后,冷却到0-5℃,加入盐酸,维持0-5℃慢慢滴加亚硝酸钠水溶液,在此温度下搅拌1~3小时,用氨基磺酸消除过量的亚硝酸钠,得到化合物(a)的重氮盐;
(2)重氮化:将化合物(b)或(c)分别加到水中搅拌均匀后,冷却到0-5℃,维持0-5℃慢慢滴加盐酸和亚硝酸钠,在此温度下搅拌0.5~2小时,用氨基磺酸消除过量的亚硝酸钠,分别得到化合物(b)或(c)的重氮盐;化合物(b)和(c)优选为结构相同的芳胺,即式(Ⅰ)中,-SO2Y1、-SO2Y2优选为相同的取代基且取代位置相同;
(3)一次偶合:将化合物(d)加入水中,溶解后,将步骤(2)的重氮盐加入到此溶解液中,控制PH值2~3,温度5~10℃,搅拌至澄清,调pH值5.5~6.5并控制温度≤10℃,偶合反应2~5小时,得到一次偶合液;
(4)二次偶合:将步骤(1)反应得到的重氮盐滴加到步骤(3)反应得到的一次偶合溶液中,调pH值5.8~6.2并控制温度为0~5℃,偶合反应2~8小时,得到二次偶合液,经干燥,获得式(Ⅰ)所示腙式结构的染料化合物。
式(a)~(d)化合物均为已知的染料中间体,可方便的制备或从市场购得。制得的式(Ⅰ)的染料化合物可按照已知的方法进行分离,例如用碱金属盐(优选钠盐或钾盐)进行盐析,过滤和干燥。
需要说明的是,在本发明式(Ⅰ)化合物的制备过程中,允许存在式(Ⅱ)~(Ⅵ)中的一种或多种副产物,所述的副产物无须特别分离,可存在于式(Ⅰ)的染料中共同用于纤维材料的着色:
上述式(Ⅱ)~式(Ⅵ)中,Y1、Y2各自独立为-CH=CH2或-C2H4OSO3M1,M1、M2为H或碱金属,所述的碱金属选自Li、Na或K。SO2Y1、SO2Y2优选为间位或对位取代,M1、M2优选为H或Na。
利用本发明化合物制成的染料成品可以以固体颗粒、粉末状或液体形式存在,且通常含有常见的活性染料合成中的电解质盐类,如氯化钠、氯化钾和硫酸钠,固体形式的染料还含有常见于商用染料中的助剂,如能够将水溶液的pH值稳定在3~7的缓冲物质,如硼酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠,以及少量干燥剂,或者,如果它们作为液体或水溶液(包含用于印染浆料中的常见的增稠剂)存在。
本发明的活性染料化合物,适用于纤维素纤维、聚酰胺纤维及其织物的印染,其中,纤维素纤维优选棉纤维和再生纤维,当然也可包括其它的植物性纤维,如麻类纤维或织物;聚酰胺纤维优选包括皮、毛或丝在内的动物性纤维材料,以及合成的尼龙6、尼龙66等纤维材料。采用本发明所述的活性染料印染上述纤维材料时,可遵照已知的活性染料染色方法进行,如常用的活性染料浸染染色法和轧染染色法,所述的浸染染色是将织物浸渍于染液中,使染料逐渐上染织物的方法,通常需经染色-固色-水洗-皂煮-水洗-脱水-烘干等工序。所述的轧染则是先把织物浸渍于染液中,然后使织物通过轧辊,把染液均匀轧入织物内部,再经汽蒸或热熔等处理的染色方法,通常需经浸轧染液-烘干-(浸轧固色液)-汽蒸或焙烘-水洗-皂洗-水洗-烘干等工序。
通常,由于织物上染色泽要求的不同,染料使用量也会有所不同,使用浸染法染色时,染色深度一般为0.1~10%(染料对织物重),浴比1:2~60,优选1:10~30,初染温度控制30~60℃,染色时间10~30分钟,皂煮温度85~95℃,皂煮时间10~15分钟,固色温度60~100℃,固色时间10~50分钟,固色pH值9~11。使用轧染方法染色时,纤维素纤维的轧余率一般为60~80%,汽蒸温度100~103℃,汽蒸时间1~3分钟。轧染方法中,目前较多使用的是冷轧堆染色法,将染料和碱性物质引入到轧染机中,并在室温下打卷堆置2~30小时进行固色,之后进行彻底漂洗。
本发明所述的活性染料化合物,应用于纤维素纤维、聚酰胺纤维等纤维材料的印染时,其耐汗-光性能优异,上染率和固色率高,提升性、匀染性、染色稳定性好,色泽鲜亮饱满。
(四)附图说明
图1为实施例1化合物1HNMR图谱。
(五)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:
实施例中以化学式表征的染料为化合物的游离酸形式。然而需要说明的是,它们通常以碱金属盐的形式,优选锂盐、钠盐或钾盐的形式进行制备和分离,并以其盐的形式用于染色。类似地,以下实施例中,原料化合物可以游离酸或以碱金属盐的形式用于合成中。
实施例1:
(1)重氮化:20.2g的邻氨基苯磺酸加到85mL水中搅拌均匀后,加冰冷却到0-5℃,加入13.6g31%(w/w)的盐酸,维持0-5℃慢慢滴加27.5g30%(w/w)的亚硝酸钠水溶液,在此温度下保持PH值1.0-1.2搅拌1.5小时,用氨基磺酸消除过量的亚硝酸钠,得到邻氨基苯磺酸的重氮液。
(2)重氮化:将65.9g的对位酯(即对(β-羟乙基砜硫酸酯)苯胺)加到100mL水中搅拌均匀后,加冰冷却到0-5℃,维持0-5℃慢慢滴加24.1g31%盐酸和54.6g30%的亚硝酸钠,维持0-5℃、pH≤1.2搅拌1小时,用氨基磺酸消除过量的亚硝酸钠,得到对位酯的重氮液。
(3)第一次偶合:将17.8g的3,5-二氨基苯甲酸加入55mL水中,用小苏打调pH值8.0-8.5,搅拌使其溶解后,将步骤(2)的对位酯重氮液加入到此溶解液中,控制PH2.5-2.8,温度5-8℃,搅拌至澄清。然后小苏打调pH值5.5-6.5并控制温度5-10℃,偶合反应3小时,得到一次偶合溶液。
(4)第二次偶合:将步骤(1)反应得到的邻氨基苯磺酸重氮液滴加到步骤(3)反应得到的一次偶合溶液中,调pH值5.8-6.2并控制温度为3-5℃,偶合反应5小时,经干燥,主要得到式(Ⅰ-1)自由酸形式的腙式结构的染料化合物(核磁共振图谱见图1),该染料上染织物为黄色色调。
谱图解析:δ3.71ppm、δ4.03ppm相当于8个质子,为
中的烷氢;其中δ3.71ppm为三重峰(CH2-SO2),δ4.03ppm为三重峰(CH2-OSO3H)。芳氢为δ7.43-7.54ppm;δ9.90ppm、δ10.21、δ10.60、δ11.30ppm为单峰,表明存在四个不同化学环境的独立氢,与结构中的四个不同位置的氮氢相符。
实施例2~4:
按照实施例1所述的制备方法或类似的方法,不同的是:分别采用表1中等摩尔量的芳胺1、芳胺2替代步骤(1)、步骤(2)中的芳胺进行重氮化,即可制得如表1所示的腙式染料,上染织物呈现出明亮的黄色。
表1
应用实施例:
在60℃,分别将100克棉织物加至1500克45g/L氯化钠和2克根据实施例1~8得到的活性染料的染浴中。在此温度下染色45分钟后,加入20g/L的碳酸钠溶液,保持此温度再染色45分钟。然后,冲洗染色物,用非离子洗涤剂皂洗15分钟,再漂洗并干燥,测得其基本染色性能特征值见表2:
表2:基本染色特征值S.E.R.F
项目 | S值 | E值 | F值 | R值 |
实施例1 | 52.3% | 97.6% | 91.4% | 76.1% |
实施例2 | 52.2% | 97.1% | 91.5% | 75.8% |
实施例3 | 50.9% | 95.8% | 91.2% | 75.2% |
实施例4 | 51.7% | 96.5% | 91.4% | 76.3% |
上表中:
S值代表染料对纤维亲和力的大小。S值大,表明染料对纤维的亲和力大,吸色快,但移染性会变差,染后未结合的染料易洗性差。
E值代表染料的竭染率。E值大,表示染料的吸净率高,一般说明染料的利用率高,染深性好,染色污水的污染程度小。
F值代表染料的固色率。F值大,说明生共价键反应而固着的染料多,而发生水解的染料以及未反应的染料少,染料利用率高。
R值表示染料反应性的高低。R值大,说明在碱性条件下染料与纤维发生共价键反应的能力强,反应速率快,但太高容易造成头尾色差。
由上述表1可知,本发明的活性染料S值和R值适中,说明亲和力和匀染性俱佳;E值和F值大,说明染料染深性好,固色率高,染料利用率高。
此外,分别按GB/T3921、GB/T3920和GB/T14576中确定的方法测试其耐水洗、耐摩擦及耐汗-光复合色牢度,结果见表3:
表3:色牢度
综上,本发明所述的腙式结构活性染料,应用于染色时,具有较好的综合染色性能,染深性好、固色率高、匀染性佳、湿处理牢度优异。
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