CN104448893A - 一种高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料及其制备与应用。一种高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料，结构如式(I)所示：R1为甲基、乙基；R2为乙基、烯丙基、苄基；R3为甲基、乙基、苯基。该染料具有优异的水洗牢度，且无毒无致癌性，防过敏，安全环保，三废排放少，合成工艺简单，造价低廉，适合市场发展和工业化生产的需要。特别的，通过我们的研究发现，由于该染料分子中的邻苯二甲酰亚胺结构和酯基在染色过程中的皂洗环节会发生水解反应，形成带阴离子的水解产物，这些产物容易溶于水，最终表现结果是浮色容易洗去，织物湿牢度大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料及其制备与应用。
背景技术
随着近来聚酯纤维的快速发展，出现了超细纤维、超细旦纤维，由于其具有极小的线密度和高比表面积，使其织物具有高覆盖性，手感柔软，穿着舒适，因此已成为国内外纺织企业用于开发高档纺织品的热点纺织原料。目前常规的分散染料虽然也能勉强上染，但染料和纤维间的分子引力大大降低，最明显的是染料的上染率大幅度下降，染后布料的各方面牢度均有不同程度的下降，尤其是水洗牢度影响最为明显。
分散染料主要染涤纶等疏水性纤维。这些纤维在染色过程中的一定压力和温度下，纤维溶胀，表面出现较多裂缝。由于分散染料属于疏水性染料，根据相似相溶性原理，这些微小的染料颗粒就渗入被溶胀的纤维内部。染色过程结束，随着外部环境达到常温常压，纤维恢复到原状，渗入的分散染料就牢固地卡在了纤维里面，达到了染色的目的。但是在实际过程中，不是所有的染料都渗入了纤维内部，由于纤维和分散染料都是疏水性物质，部分分散染料通过物理吸附而附着在染料表面。这些附着纤维表面的分散染料被称为“浮色”。影响水洗牢度的主要因素之一是，织物在印染后，在织物表面残留大量未上染的浮色。如果这些浮色在皂洗环节中不能有效地除去，那么织物被制作成品使用过程中，由于不断的洗涤，这些浮色仍旧会慢慢被洗去，造成了织物在使用过程中表现为慢慢褪色，即水洗牢度差。
另外，分散染料染色织物在高温热处理时，因染料升华作用而造成的变色和沾染白地，造成升华牢度降低。与其他染料相比，分散染料的分子结构较简单，仅含有少量极性基团而无强离子型基团，许多分散染料有显著的蒸汽压，所以用这些分散染料染色的织物当经受诸如热固着、热定型和树脂焙烘等高温干热处理时，即发生升华作用，且其蒸汽能被相邻的纤维吸收，致使得色量降低和沾染白地或沾污反差色。
目前市场上已有一些专门针对超细纤维的分散染料出现，如WO2005056690 A1报道了一种如下述结构的染料：
WO 2006131530 A1报道了一种如下述结构的染料：
上述染料在实际应用过程中虽然升华牢度较好，但水洗牢度不够理想。
也有专利WO 2014016072报道了如下结构的染料：
这些染料虽然水洗牢度有大幅度提高，但升华牢度并不理想。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料及其制备与应用。
为达到发明目得本发明采用的技术方案是：
一种高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料，结构如式(I)所示：
R1为甲基、乙基；
R2为乙基、烯丙基、苄基；
R3为甲基、乙基、苯基。
优选的，所述高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料，所述染料结构式为下列结构式(I-1)—(I-6)之一：
所述高水洗牢度和升华牢度红色分散染料的方法，所述方法如下：(1)将式(II)所示的化合物在重氮化试剂中进行重氮化反应得到重氮盐；
式(II)中，R1为甲基、乙基；
(2)将步骤(1)所得重氮盐与式(III)所示的化合物进行偶合反应，即得所述的邻苯二甲酰胺型高水洗牢度分散染料；
式(III)中，R2为乙基、烯丙基、苄基；R3为甲基、乙基、苯基。
优选的，步骤(1)中重氮化试剂为硫酸与亚硝酰硫酸的混合溶液或者盐酸与亚硝酸钠的混合溶液。
优选的，步骤(1)中重氮化反应在-10℃～30℃下进行。
优选的，步骤(2)中偶合反应在质量浓度3～20％的硫酸溶液中，在-10℃～10℃下进行。
优选的，步骤(1)式(II)所示的化合物与重氮化试剂物质的量比为1∶1.0～1.10。
优选的，步骤(2)重氮盐与式(III)所示的化合物物质的量比为1.0～1.15∶1。
本发明还涉及所述的邻苯二甲酰胺型高水洗牢度分散染料在制备分散染料中的应用。
当式(I)所述的分散染料应用于染色时，常与助剂、水或其它润湿剂用砂磨机或研磨机等粉碎机进行微粒子化处理。所述的助剂可以是下列之一或任意混合的常用助剂：萘磺酸甲醛缩合物、烷基萘磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸盐。所述的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；木质素磺酸盐如木质素磺酸钠(市售分散剂Reax83A、Reax 85A)等。
可通过本发明所述分散染料的纤维材料没有特别限制，只要它们通常可被分散染料染色，但可引用作为例子的有：疏水纤维材料如那些含聚酯纤维的材料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯，对苯二酸和1,4-双(羟甲基)环乙烷的缩聚产物等或这种聚酯纤维与诸如尼龙等合成纤维的混纺或混织物品。
本发明所述高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料的有益效果主要体现在，该染料具有很高的水洗牢度。
该染料具有优异的水洗牢度，且无毒无致癌性，防过敏，安全环保，三废排放少，合成工艺简单，造价低廉，适合市场发展和工业化生产的需要。特别的，通过我们的研究发现，由于该染料分子中的邻苯二甲酰亚胺结构和酯基在染色过程中的皂洗环节会发生水解反应，形成如式(IV)、式(V)和式(VI)三种结构的带阴离子的水解产物，这些产物容易溶于水，最终表现结果是浮色容易洗去，织物湿牢度大大提高。
本发明所述高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料的有益效果主要体现在，该染料具有很高的升华牢度。
通过我们的研究发现，本发明所述高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料的分子结构存在以下的烯醇式结构互变：
由于分散染料是疏水性染料，为了增加染料的疏水性，在染料结构设计中是不存在羟基、羧基和磺酸基等亲水性基团的。这样结构也造成了染料与染料之间分子缔合度降低，最终影响染料的升华牢度。而本发明的分散染料结构中，由于这种烯醇式互变结构的存在，导致了染料中有一定数量的羟基存在。羟基能与卤素(Br)、羰基的氧、等形成氢键，使得染料与染料之间的作用力大大增强，宏观上体现为该染料具有很高的升华牢度。
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：
1、重氮盐的制备
在带有搅拌的250ml四口烧瓶中加入35g浓度为98％的硫酸，控制50度以下慢慢加入58克N-甲基-4-氨基-5-溴邻苯二甲酰亚胺(纯度98.0％，含固率45％)，加完搅拌1小时，降温至20-25度并控制此温度慢慢加入折百量为13.5g的亚硝酰硫酸溶液(折百量是指折算为100％的量，即该溶液中含有的亚硝酰硫酸的量)，加完于此温度继续搅拌反应5h，用淀粉碘化钾试纸在冰水中检测，若显蓝色停止搅拌备用。
2、偶合反应
在带有搅拌的2000ml大烧杯中分别加入300g底水，10g浓度为98％的硫酸，1g氨基磺酸，0.5g聚乙二醇1000乳化剂，搅拌。加冰控制温度在5℃以下加入37.6g的3-乙酰氨基-N-(2-氧代丙基)丁酸酯-N-苄基苯胺(纯度98.0％)，如结构A所示。搅拌0.5h后，在液面上缓缓滴入第一步所制的重氮盐的溶液，用渗圈法检测直至反应终点(重氮组分应稍过量)，重氮盐的溶液滴加时间为2h，继续保温搅拌6h。抽滤并水洗至中性，得到一种如结构(I-1)所示的分散染料。
实施例2-6
合成结构(I-2)到结构(I-6)
按实施例1的操作方法合成结构(I-2)到结构(I-6)
实施例7：染色实施例
各取2克实施例1～6中制得的高水洗牢度和高日晒牢度的分散染料，分散在500毫升水中，吸取20毫升后与60毫升的水混合，用醋酸调染浴pH为5，升温至70℃同时，分别放入2克涤纶布料进行染色，于30分钟内由70℃升温到130℃，保温45分钟，冷却至90℃时开始取样。得到1～9号染织物，采用国标GB/T3921-1997、GB/T3920-1997、GB/T8427-1998、GB/T5718-1997分别测试其耐水洗、耐摩擦牢度、耐日晒、耐升华牢度和扩散性能，结果见表1。
对比例1-2：
各取2克如下结构的分散染料，按照实施例7步骤进行性能检测。
表1：性能检测结果表
由表1数据可以看出，与对比例相比，本发明的6个样品检测结果在水洗牢度、日晒牢度和升华牢度上有很大的提高。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的本领域人士能够了解到本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料，结构如式(I)所示：
R1为甲基、乙基；
R2为乙基、烯丙基、苄基；
R3为甲基、乙基、苯基。
2.如权利要求1所述高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料，其特征在于：所述染料结构式为下列结构式(I-1)—(I-6)之一：
3.制备权利要求1所述高水洗牢度和升华牢度红色分散染料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将式(II)所示的化合物在重氮化试剂中进行重氮化反应得到重氮盐；
式(II)中，R1为甲基、乙基；
(2)将步骤(1)所得重氮盐与式(III)所示的化合物进行偶合反应，即得所述的邻苯二甲酰胺型高水洗牢度分散染料；
式(III)中，R2为乙基、烯丙基、苄基；R3为甲基、乙基、苯基。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)中重氮化试剂为硫酸与亚硝酰硫酸的混合溶液或者盐酸与亚硝酸钠的混合溶液。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)中重氮化反应在-10℃～30℃下进行。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)中偶合反应在质量浓度3～20％的硫酸溶液中，在-10℃～10℃下进行。
7.如权利要求3～6之一所述的方法，其特征在于步骤(1)式(II)所示的化合物与重氮化试剂物质的量比为1∶1.0～1.10。
8.如权利要求3～6之一所述的方法，其特征在于步骤(2)重氮盐与式(III)所示的化合物物质的量比为1.0～1.15∶1。
9.权利要求1或2所述高水洗牢度和升华牢度的红色分散染料在制备分散染料中的应用。
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