CN104496844B - 一种烷基氧偶氮苯光敏泡沫控制剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烷基氧偶氮苯光敏泡沫控制剂的制备方法，属于纺织化工技术领域。以对硝基酚为原料，采用硝基苯还原法合成4,4’‑二羟基偶氮苯，再通过亲核取代反应，取代4,4’‑二羟基偶氮苯上羟基的氢引入烷基链得到一类偶氮苯型光敏开关表面活性剂。4‑羟基‑4’‑烷基氧偶氮苯在紫外光和可见光照射下，可完成反式到顺式的可逆异构，通过空间位阻改变其在泡沫液膜表面排列的紧密程度，可逆控制泡沫稳定和破灭，可作为稳泡剂和破泡剂，解决了泡沫染整前后对泡沫稳定性具有不同需求的矛盾，回收利用染整后残余泡沫，有效降低了污染和化学试剂的浪费。
Description
技术领域
本发明属于纺织化工技术领域，具体涉及一种光敏泡沫控制剂的制备方法。
背景技术
传统印染行业高耗水、高能耗、高污染的现状亟需改善，采用泡沫染整技术可有效改善生产过程中的耗水、耗能和污染问题，是具有潜力的生产加工方法。但泡沫染整存在一些技术难题限制其应用，如需要稳定的泡沫提高染色均匀性，染整后残余泡沫清洗的浪费和排放的污染问题，通过开关型表面活性剂可以解决上述问题。
开关表面活性剂，是通过光、电、磁、pH等触发手段改变分子结构，根据需要可逆控制其表面活性。光敏表面活性剂是近年来研究较多的一类新型表面活性剂，其具有两亲分子的基本结构外，还具有偶氮苯基、均二苯代乙烯基、蒽醌基、螺吡喃基等可响应外界光照刺激的光敏基团；根据光敏基团的不同，光敏开关表面活性剂主要分光异构型、光裂解型、光极性变化型和光聚合型等。其主要应用于生物研究、环境修复、纳米材料制备等方面，本发明专利利用光敏开关表面活性剂的光异构性，作为一种泡沫控制剂应用于泡沫染整中，通过紫外光和可见光照射，可控制表面活性剂空间位置，通过其在泡沫液膜表面排列紧密性差异，可控制泡沫的稳定和破灭，泡沫染整前作为稳泡剂，提高泡沫稳定性；染整后作为破泡剂，促进泡沫破灭，回收残余泡沫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烷基氧偶氮苯光敏泡沫控制剂的制备方法，用于泡沫染整，实现泡沫稳定时间的可控性，染整前作为一种稳泡剂，提高染整的均匀性；染整后通过紫外光照射引发异构增大其空间位阻，作为一种消泡剂，促进残余泡沫破灭，使其可回收再利用，解决了泡沫染整前后对泡沫稳定性具有不同需求的矛盾和残余泡沫的处理问题；该光敏泡沫控制剂具体可采用以下工艺步骤：
(1)取10.00-20.00wt％对硝基酚，60.00-75.00wt％氢氧化钾与5.00-30.00wt％水置于三口烧瓶中，升温至120℃，恒温1h，缓慢加热至200℃，剧烈反应恒温至不再有气泡产生后冷却至室温，用水溶解产物后再用浓盐酸中和至pH为3，用乙醚萃取后减压蒸馏除去乙醚后重结晶，制备4,4’-二羟基偶氮苯；
(2)将0.80-1.50wt％的4,4’-二羟基偶氮苯，0.80-1.50wt％无水碳酸钾和0-1.00wt％碘化钾加入三口烧瓶中，搅拌升温至80℃，反应30min，将1.00-3.00wt％溴代烷滴加到93.00-97.40wt％的N,N-二甲基甲酰胺配合溶剂，在缓慢滴加到三口烧瓶中，80℃反应8h后冷却至室温，减压蒸馏除去N,N-二甲基甲酰胺，再用二氯甲烷和水萃取，取有机层后减压蒸馏除去有机溶剂再过柱提纯，即得到光敏泡沫控制剂4-羟基-4’-烷基氧偶氮苯。
所述溴代烷为溴代丁烷、溴代辛烷、溴代十二烷中的一种。
所述一种烷基氧偶氮苯光敏泡沫控制剂的制备方法可用于泡沫染色中，实现泡沫稳定和破灭的可控性，具体可采用以下工艺步骤：
(1)将0.20-1.00wt％十二烷基硫酸钠，0.01-0.10wt％上述光敏泡沫控制剂，10.00-20.00wt％涂料色浆，4.00-8.00wt％粘合剂和70.90-85.79wt％去离子水，混合均匀配制成染液，在室温下搅拌产生均匀稳定的泡沫，使发泡比为10-15之间，半衰期为6-9min，将产生的泡沫迅速涂覆到织物表面，将经泡沫染色过的布样置于烘箱内烘干，60-80℃烘干2-5min，150℃焙烘2-5min；
(2)染色后残余泡沫经过紫外光照射迅速破灭，半衰期为1-4min，可回收起来。
所述溴代烷为溴代丁烷、溴代辛烷、溴代十二烷中的一种。
所述粘合剂为丙烯酸酯类，水性聚氨酯类，有机硅类中的一种。
所述的紫外光为碘冷光源产生。
所制备方法制备4,4’-二羟基偶氮苯采用氢氧化钾反应活性较高，有效提高了反应效率；制备光敏泡沫控制剂4-羟基-4’-烷基氧偶氮苯通过控制溴代烷和N,N-二甲基甲酰胺溶液的滴加速度，有效提高了产物纯度，简化制备工艺。
采用偶氮苯光敏泡沫控制剂的泡沫染色方法在紫外光和可见光照射下触发异构化作用改变泡沫控制剂在泡沫液膜表面排列的紧密性，实现稳泡剂和破泡剂的可逆转化，可根据需求调控泡沫稳定性，有利于提高泡沫染色整理的均匀性，解决残余泡沫的处理难题。
具体实施方式
通过以下的实施例将有助于进一步理解本发明，但不能限定本发明的内容。
实施例1：
(1)取14.00wt％对硝基酚，71.00wt％氢氧化钾与15.00wt％水置于三口烧瓶中，升温至120℃，恒温1h，缓慢加热至200℃，剧烈反应恒温至不再有气泡产生后冷却至室温，用水溶解产物后再用浓盐酸中和至pH为3，用乙醚萃取后减压蒸馏除去乙醚后重结晶，制备4,4’-二羟基偶氮苯；
(2)将1.20wt％的4,4’-二羟基偶氮苯，1.20wt％无水碳酸钾和0.83wt％碘化钾加入三口烧瓶中，搅拌升温至80℃，反应30min，将2.00wt％溴代十二烷滴加到94.77wt％的N,N-二甲基甲酰胺配合溶剂，在缓慢滴加到三口烧瓶中，80℃反应8h后冷却至室温，减压蒸馏除去N,N-二甲基甲酰胺，再用二氯甲烷和水萃取，取有机层后减压蒸馏除去有机溶剂再过柱提纯，即得到光敏泡沫控制剂4-羟基-4’-十二烷基氧偶氮苯；
(3)将0.40wt％十二烷基硫酸钠，0.01wt％上述光敏泡沫控制剂，10.00wt％涂料，5.00wt％粘合剂和84.59wt％去离子水，混合均匀配制成染液，在室温下搅拌产生均匀稳定的泡沫，发泡比为13.3，半衰期为8.9min，将产生的泡沫迅速涂覆到织物表面，将经泡沫染色过的布样置于烘箱内烘干，60℃烘干5min，150℃焙烘5min，可得到颜色均与的染色布样；
(4)染色后残余泡沫经过紫外光照射迅速破灭，半衰期为2.5min，可快速回收起来。
实施例2：
(1)取18.00wt％对硝基酚，62.00wt％氢氧化钾与20.00wt％水置于三口烧瓶中，升温至120℃，恒温1h，缓慢加热至200℃，剧烈反应恒温至不再有气泡产生后冷却至室温，用水溶解产物后再用浓盐酸中和至pH为3，用乙醚萃取后减压蒸馏除去乙醚后重结晶，制备4,4’-二羟基偶氮苯；
(2)将1.00wt％的4,4’-二羟基偶氮苯，1.00wt％无水碳酸钾和0.10wt％碘化钾加入三口烧瓶中，搅拌升温至80℃，反应30min，将1.60wt％溴代辛烷滴加到96.30wt％的N,N-二甲基甲酰胺配合溶剂，在缓慢滴加到三口烧瓶中，80℃反应8h后冷却至室温，减压蒸馏除去N,N-二甲基甲酰胺，再用二氯甲烷和水萃取，取有机层后减压蒸馏除去有机溶剂再过柱提纯，即得到光敏泡沫控制剂4-羟基-4’-辛烷基氧偶氮苯；
(3)将0.20wt％十二烷基硫酸钠，0.05wt％上述光敏泡沫控制剂，20.00wt％涂料，8.00wt％粘合剂和71.75wt％去离子水，混合均匀配制成染液，在室温下搅拌产生均匀稳定的泡沫，发泡比为12.7，半衰期为7.2min，将产生的泡沫迅速涂覆到织物表面，将经泡沫染色过的布样置于烘箱内烘干，60℃烘干5min，150℃焙烘5min，可得到颜色均与的染色布样；
(4)染色后残余泡沫经过紫外光照射迅速破灭，半衰期为2min，可快速回收起来。
实施例3：
(1)取12.00wt％对硝基酚，73.00wt％氢氧化钾与15.00wt％水置于三口烧瓶中，升温至120℃，恒温1h，缓慢加热至200℃，剧烈反应恒温至不再有气泡产生后冷却至室温，用水溶解产物后再用浓盐酸中和至pH为3，用乙醚萃取后减压蒸馏除去乙醚后重结晶，制备4,4’-二羟基偶氮苯；
(2)将1.40wt％的4,4’-二羟基偶氮苯，1.40wt％无水碳酸钾和1.00wt％碘化钾加入三口烧瓶中，搅拌升温至80℃，反应30min，将2.33wt％溴代丁烷滴加到93.87wt％的N,N-二甲基甲酰胺配合溶剂，在缓慢滴加到三口烧瓶中，80℃反应8h后冷却至室温，减压蒸馏除去N,N-二甲基甲酰胺，再用二氯甲烷和水萃取，取有机层后减压蒸馏除去有机溶剂再过柱提纯，即得到光敏泡沫控制剂4-羟基-4’-丁烷基氧偶氮苯；
(3)将1.00wt％十二烷基硫酸钠，0.10wt％上述光敏泡沫控制剂，15.00wt％涂料，6.00wt％粘合剂和77.90wt％去离子水，混合均匀配制成染液，在室温下搅拌产生均匀稳定的泡沫，发泡比为13.7，半衰期为6.8min，将产生的泡沫迅速涂覆到织物表面，将经泡沫染色过的布样置于烘箱内烘干，60℃烘干5min，150℃焙烘5min，可得到颜色均与的染色布样；
(4)染色后残余泡沫经过紫外光照射迅速破灭，半衰期为3.5min，可快速回收起来。
Claims (3)
1.一种烷基氧偶氮苯用于光敏泡沫控制剂的应用方法，主要采用以下工艺：
(1)将0.20-1.00wt％十二烷基硫酸钠，0.01-0.10wt％烷基氧偶氮苯，10.00-20.00wt％涂料色浆，4.00-8.00wt％粘合剂和70.90-85.79wt％去离子水，混合均匀配制成染液，在室温下搅拌产生均匀稳定的泡沫，使发泡比为10-15之间，半衰期为6-9min，将产生的泡沫迅速涂覆到织物表面，将经泡沫染色过的布样置于烘箱内烘干，60-80℃烘干2-5min，150℃焙烘2-5min；
(2)染色后残余泡沫经过紫外光照射迅速破灭，半衰期为1-4min，可回收起来；
所述烷基氧偶氮苯的制备，采用以下工艺步骤：
(1)取10.00-20.00wt％对硝基酚，60.00-75.00wt％氢氧化钾与5.00-30.00wt％水置于三口烧瓶中，升温至120℃，恒温1h，缓慢加热至200℃，剧烈反应恒温至不再有气泡产生后冷却至室温，用水溶解产物后再用浓盐酸中和至pH为3，用乙醚萃取后减压蒸馏除去乙醚后重结晶，制备4,4’-二羟基偶氮苯；
(2)将0.80-1.50wt％的4,4’-二羟基偶氮苯，0.80-1.50wt％无水碳酸钾和0-1.00wt％碘化钾加入三口烧瓶中，搅拌升温至80℃，反应30min，将1.00-3.00wt％溴代烷滴加到93.00-97.40wt％的N,N-二甲基甲酰胺配合溶剂，在缓慢滴加到三口烧瓶中，80℃反应8h后冷却至室温，减压蒸馏除去N,N-二甲基甲酰胺，再用二氯甲烷和水萃取，取有机层后减压蒸馏除去有机溶剂再过柱提纯，即得到光敏泡沫控制剂4-羟基-4’-烷基氧偶氮苯；
所述溴代烷为溴代丁烷、溴代辛烷、溴代十二烷中的一种。
2.如权利要求1所述的一种烷基氧偶氮苯用于光敏泡沫控制剂的应用方法，其特征是所述粘合剂为丙烯酸酯类、水性聚氨酯类、有机硅类中的一种。
3.如权利要求1所述的一种烷基氧偶氮苯用于光敏泡沫控制剂的应用方法，其特征是所用的紫外光为碘冷光源。
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