CN107674453B - 一种拔染分散染料组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种拔染分散染料组合物，包括2～55％式I结构的化合物，1～20％式II结构的化合物，5～35％式III结构的化合物，5～40％式IV结构的化合物，3～30％式V结构的化合物和余量的分散剂。本发明提供的拔染分散染料组合物拔白效果好，拔白度高达98％，水洗牢度、摩擦牢度及升华牢度能够达到4‑5级，性能稳定，成本较低，制备工艺简单。

Description

一种拔染分散染料组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及印染领域，特别涉及一种在碱性条件下进行拔染的分散染料组合物及其制备方法和应用。
背景技术
随着目前人们的生活水平提高，物质需求也逐渐提高，人们对衣服穿着的花型也越来越受到关注，拔染行业也日益扩大。传统的拔染染料都是在酸性条件下进行拔染的，进行拔染时用染料、传统印花糊、氯化亚锡、稳定剂和水搅拌均匀后进行拔染测试，测试完成后需要进行还原清洗(3g/L氢氧化钠+3g/L连二亚硫酸钠)，还原清洗后再在清水上进行冲洗。其中，在酸性条件下用到的氯化亚锡作为拔白剂，该物质中含有大量的重金属，这会引起废水中重金属超标。为了解决该问题，碱性拔染印花成为了一项热门新技术。
碱性拔染印花是先将碱可破坏的分散染料，经高温高压染色固着在涤纶纤维内部后，再在高温汽蒸条件下印染碱性拔染浆料的技术，主要是利用分散染料不耐碱，可被碱性试剂所破坏的特性进行拔染的。碱拔染料利用染料、碱拔剂和水进行拔染测试，测试完成后直接在水上进行冲洗即可，在碱性条件下进行拔染无需使用氯化亚锡助剂，不会产生重金属，不仅操作简单、环保，还省去了最后还原清洗这一步骤，最后产生的废水还能中和原有废水的pH。
然而，现有技术中的碱拔染料拔白效果有待提高。比如公开号为CN105176140A的中国专利公开了碱性拔染印花分散染料，该碱性拔染印花分散染料由0～25％的化合物A，10～90％的化合物B，0～40％的化合物C，0～35％的化合物D，0～40％的化合物E和余量分散剂组成，其得到的拔白度为85％，拔白效果有待进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种拔白效果好，水洗牢度、摩擦牢度及升华牢度高，性能稳定的拔染分散染料组合物，成本较低，制备方法简单。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种拔染分散染料组合物，包括如下重量百分含量的组分：
2～55％式I所示结构的化合物：
式I中R1为氢、卤素、-NO2或-CN；R2为卤素、-CN或-NO2；R3为氢或-OCH3；R4为C1～C4的烷基；
1～20％式II所示结构的化合物：
5～35％式III所示结构的化合物:
5～40％式IV所示结构的化合物：
3～30％式V所示结构的化合物:
式V中R5为卤素或C1～C4的烷基；R6和R7各自独立为C1～C4的烷基、氰乙基和-K1COOK2，其中，K1、K2各自独立为C1～C4的烷基；
和余量的分散剂。
优选地，所述的式I结构的化合物选自式I-1至式I-7所示化合物中的一种或两种以上的混合物:
优选地，所述的式V结构的化合物选自式V-1至式V-2所示化合物中的一种或二者的混合物:
优选地，所述分散剂为萘磺酸钠甲醛缩合物、木质素磺酸钠、甲基萘磺酸钠甲醛缩合物和苄基萘磺酸钠甲醛缩合物中的一种或几种。
优选地，所述拔染分散染料组合物的粒径为0.1～1μm。
本发明提供了一种上述技术方案所述拔染分散染料组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将式I所示结构的化合物、式II所示结构的化合物、式III所示结构的化合物、式IV所示结构的化合物、式V所示结构的化合物和分散剂混合，加水研磨得到浆料；
(2)将所述浆料干燥，得到拔染分散染料组合物。
优选地，所述研磨时的转速为570转/秒。
优选地，所述干燥为喷雾干燥、冷冻干燥或喷雾冷冻干燥。
优选地，所述喷雾干燥的条件包括：进口温度为120～130℃，出口温度为50～60℃。
本发明提供了上述技术方案所述拔染分散染料组合物或上述技术方案所述制备方法得到的拔染分散染料组合物在拔染印花中的应用。
本发明提供了一种拔染分散染料组合物，该组合物中各个组分相互配合，协同作用，将其用于碱性拔染印花，拔白度能够达到95％～98％，水洗牢度、摩擦牢度和升华牢度能够达到4-5级，并且性能稳定，成本较低，制备工艺简单，具有良好的重现性。
附图说明
图1是本发明实施例1得到的拔染分散染料组合物的拔白度显示图。
图2是实施例1～8的拔染分散染料的上色情况表。
图3是对比例1～3的拔染分散染料的上色情况表。
具体实施方式
本发明提供了一种拔染分散染料组合物，包括如下重量百分含量的组分：
2～55％式I所示结构的化合物：
式I中R1为氢、卤素、-NO2或-CN；R2为卤素、-CN或-NO2；R3为氢或-OCH3；R4为C1～C4的烷基；
1～20％式II所示结构的化合物：
5～35％式III所示结构的化合物:
5～40％式IV所示结构的化合物：
3～30％式V所示结构的化合物:
式V中R5为卤素或C1～C4的烷基；R6和R7各自独立为C1～C4的烷基、氰乙基和-K1COOK2，其中，K1、K2各自独立为C1～C4的烷基；
和余量的分散剂。
在本发明中，式I～式V所示结构的化合物均为市售商品。
本发明提供的拔染分散染料组合物包括质量百分含量为2～55％的式I所示结构的化合物，优选为10～50％，更优选为20～40％，最优选为25％～35％。在本发明中，所述的式I结构的化合物优选具体选自式I-1至式I-7所示化合物中的一种或两种以上的混合物:
在本发明中，式I结构的化合物选自式I-1至式I-7所示化合物中的一种或两种以上的混合物，在混合物中，式I-1～式I-7所示结构的化合物的质量比没有限制。
本发明中，式I-1所示结构的化合物可购于浙江花蝶化工有限公司，式I-2所示结构的化合物可购于浙江花蝶化工有限公司，式I-3所示结构的化合物可购于浙江万丰化工有限公司，式I-4所示结构的化合物可购于浙江万丰化工有限公司，式I-5所示结构的化合物可购于浙江万丰化工有限公司，式I-6所示结构的化合物可购于浙江海之兰化工有限公司，式I-7所示结构化合物可购于浙江海之兰化工有限公司。
本发明提供的拔染分散染料组合物包括质量百分含量为1～20％的式II所示结构的化合物，优选为3～16％，更优选为6～12％，最优选为8～10％，其中，式II所示结构化合物可购于浙江山峪染料化工有限公司。
本发明提供的拔染分散染料组合物包括质量百分含量为5～35％的式III所示结构的化合物，优选为8～30％，更优选为12～25％，最优选为15～20％。本发明中，式III所示结构化合物可购于上海昶祥色彩科技有限公司。
本发明提供的拔染分散染料组合物包括质量百分含量为5～40％的式IV所示结构的化合物，优选为8～35％，更优选为12～25％，最优选为15～20％。本发明中，式IV所示结构化合物可购于浙江山峪染料化工有限公司。
本发明提供的拔染分散染料组合物包括3～30％式V所示结构的化合物，优选为8～25％，更优选为15～20％，最优选为16～18％。在本发明中，所述式V所示结构的化合物优选具体选自式V-1至式V-2所示化合物中的一种或二者的混合物:
在本发明中，式V结构的化合物选自式V-1至式V-2所示化合物中二者的混合物时，式V-1和式V-2所示结构的化合物的质量比没有限制。
本发明中，式V-1所示结构化合物可购于浙江花蝶化工有限公司，式V-2所示结构化合物可购于苏州三颜精细化工有限公司。
本发明提供的拔染分散染料组合物包括余量的分散剂。在本发明中，所述分散剂优选为萘磺酸钠甲醛缩合物、木质素磺酸钠、甲基萘磺酸钠甲醛缩合物和苄基萘磺酸钠甲醛缩合物中的一种或几种，更优选为甲基萘磺酸钠甲醛缩合物和木质素磺酸钠的混合物；当所述分散剂为甲基萘磺酸钠甲醛缩合物和木质素磺酸钠时，所述甲基萘磺酸钠甲醛缩合物和木质素磺酸钠的质量配比为4:6～3:7。
本发明提供的拔染分散染料组合物的粒径优选为0.1～1μm，更优选为0.3～0.8μm。
本发明提供了上述技术方案所述拔染分散染料组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将式I所示结构的化合物、式II所示结构的化合物、式III所示结构的化合物、式IV所示结构的化合物、式V所示结构的化合物和分散剂混合，加水研磨得到浆料；
(2)将所述浆料干燥，得到拔染分散染料组合物。
本发明中，所述混合是将上述组分放在混料机中搅拌，混料机的转速为外轴30转/min，内轴60转/min，运用两个不同方向(外轴往右选转，内轴往左选转)对上述组分进行搅拌。在本发明中，所述混料机为中国实用新型专利CN206103820中所述混料机。
本发明中，所述研磨时，按照所述拔染分散染料组合物与研磨用水的质量比例为3～4:5～6进行研磨。在本发明中，所述研磨采用砂磨机，所述研磨时的转速为500～600转/秒，更优选为570转/秒。在本发明中，所述的研磨时间以分散性在12秒以内为终止时间。
得到浆料后，本发明将所述浆料干燥，得到拔染分散染料组合物。本发明中，所述干燥优选为喷雾干燥、冷冻干燥或喷雾冷冻干燥。在本发明中，所述喷雾干燥的条件优选包括：进口温度为120～130℃，出口温度为50～60℃，更优选为，进口温度为122～128℃，出口温度为52～58℃。在本发明中，所述冷冻干燥或喷雾冷冻干燥的实施方式和过程参数没有任何的特殊要求，采用本领域技术人员所常用的技术手段进行，将浆料中的水分蒸干即可。
本发明提供了拔染分散染料组合物在拔染印花中的应用。
本发明提供的拔染分散染料组合物在拔染印花中的质量添加量优选为o.w.f1.0％。
本发明中，所述拔染分散染料组合物在拔染印花中的应用方法为本领域中的常规方法。
下面结合实施例对本发明提供的拔染分散染料组合物进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以分散染料组合物总质量为基准，按30wt％如式I-1所示结构的化合物，10wt％如式II所示结构的化合物，18wt％如式III所示结构的化合物，10wt％如式IV所示结构的化合物，12wt％如式V-1所示结构的化合物，余量的分散剂的配比称取各组分，其中分散剂由甲基萘磺酸钠甲醛缩合物与木质素磺酸钠按质量比3:7混合而成，然后将上述各组分混合均匀后加水进行研磨，研磨得到的浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥的工艺条件为：进口温度为125℃，出口温度55℃，经干燥后得粒径为1μm的分散染料组合物。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：按26wt％式I-2所示结构的化合物、5wt％式I-4所示结构的化合物，15wt％式II所示结构的化合物，15wt％式III所示结构的化合物，10wt％式IV所示结构的化合物，5wt％式V-2所示结构的化合物，余量的分散剂的配比称取各组分，其中分散剂由甲基萘磺酸甲醛缩合物与木质素磺酸钠按质量比2:3混合而成，最终得到粒径为0.4μm的拔染分散染料组合物。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：按20wt％式I-3所示结构的化合物、6wt％式I-4所示结构、10wt％式I-6所示结构的化合物，20wt％式II所示结构的化合物，12wt％式III所示结构的化合物，12wt％式IV所示结构的化合物，8wt％式V-2所示结构的化合物，余量的分散剂的配比称取各组分，其中分散剂由甲基萘磺酸甲醛缩合物与木质素磺酸钠按质量比1:2混合而成，最终得到粒径为0.4μm的拔染分散染料组合物。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于：按15wt％式I-1所示结构的化合物、10wt％式I-3所示结构、18wt％式I-7所示结构的化合物，13wt％式II所示结构的化合物，22wt％式III所示结构的化合物，20wt％式IV所示结构的化合物，6wt％式V-2所示结构的化合物，余量的分散剂的配比称取各组分，其中分散剂由甲基萘磺酸甲醛缩合物与木质素磺酸钠按质量比3:7混合而成，最终得到粒径为0.4μm的拔染分散染料组合物。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于：按45wt％式I-5所示结构的化合物，10wt％式II所示结构的化合物，7wt％式III所示结构的化合物，16wt％式IV所示结构的化合物，15wt％式V-2所示结构的化合物，余量的分散剂的配比称取各组分，其中分散剂由甲基萘磺酸甲醛缩合物与木质素磺酸钠按质量比3:7混合而成，最终得到粒径为0.6μm的拔染分散染料。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于：按3wt％式I-3所示结构化合物、5wt％式I-6所示结构的化合物、30wt％式I-7所示结构的化合物，18wt％式II所示结构的化合物，27wt％式III所示结构的化合物，6wt％式IV所示结构的化合物，5wt％式V-1所示结构的化合物，3wt％式V-2所示结构的化合物，余量的分散剂的配比称取各组分，其中分散剂由甲基萘磺酸甲醛缩合物与木质素磺酸钠按质量比3:7混合而成，最终得到粒径为0.7μm的拔染分散染料。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于：按5wt％式I-2所示结构化合物、10wt％式I-4所示结构的化合物、25wt％式I-7所示结构的化合物，15wt％式II所示结构的化合物，20wt％式III所示结构的化合物，10wt％式IV所示结构的化合物，10wt％式V-1所示结构的化合物，6wt％式V-2所示结构的化合物，余量的分散剂的配比称取各组分，其中分散剂由甲基萘磺酸甲醛缩合物与木质素磺酸钠按质量比3:7混合而成，最终得到粒径为0.7μm的拔染分散染料。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处在于：按12wt％式I-2所示结构化合物、15wt％式I-3所示结构的化合物、15wt％式I-6所示结构的化合物，19wt％式II所示结构的化合物，23wt％式III所示结构的化合物，23wt％式IV所示结构的化合物，15wt％式V-1所示结构的化合物，15wt％式V-2所示结构的化合物，余量的分散剂的配比称取各组分，其中分散剂由甲基萘磺酸甲醛缩合物与木质素磺酸钠按质量比3:7混合而成，最终得到粒径为0.7μm的拔染分散染料。
对比例1
参见中国专利CN104031412A的实施例，以分散可拔黑染料混合物总质量为基准，按质量百分含量为40％的分散黑可拔染料及60％的分散剂的配比称取各成分，其中，分散黑可拔染料由40％的化合物A，40％的化合物B，20％的化合物C复配而成，分散剂由甲基萘磺酸钠甲醛缩合物与木质素磺酸钠按品质比3:7复配而成，将上述各物质混合均匀后加水进行研磨，研磨得到的浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥的工艺条件为：进口温度120℃，出口温度50℃，经干燥后得粒径为1μm的分散可拔黑染料混合物。
对比例2
参见中国专利CN105176140A的实施例，将8％式(1-1)化合物A，23％式(2-1)化合物B，30％式(3-1)化合物C，22％(4-1)化合物D，余量的分散剂配比称取各组分。其中分散剂由甲基萘磺酸钠甲醛缩合物与木质素磺酸钠按品质比3:7混合而成，然后将上述各组分混合均匀后加水进行研磨，研磨得到的浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥的工艺条件为：进口温度为130℃，出口温度60℃，经干燥后得粒径为0.5μm的分散染料组合物。
对比例3
参见中国CN101085879A的实施例，将5.2g染料单体(1)、32.1g染料单体(2)、13g染料单体(3)、余量的分散剂配比称取各组分。其中分散剂由甲基萘磺酸钠甲醛缩合物与木质素磺酸钠按品质比5:1混合而成，然后将上述各组分混合均匀后加262g水进行研磨，研磨得到的浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥的工艺条件为：进口温度为130℃，出口温度58℃，经干燥后得粒径为0.8μm的分散染料组合物。
验证实施例1
取0.5g实施例1～8制得的拔染分散染料组合物(o.w.f 1.0％)加水至15g，使其溶解，加入35g配制好的印花糊料，充分搅拌均匀后备用。
用白色毛胚布平铺于印花机上，把平网放于印花机上并调节好压力与磁棒速度20m/min，把搅拌均匀的印花糊料在印染机上进行地色印染，印染后放于100℃烘箱预烘干2～3min，预烘干后将布样继续平铺于印花机上，再将网板放于印花机上并调节好压力与磁棒速度20m/min，把搅拌均匀的碱拔糊在印染机上进行花色拔染。再放入汽蒸机热固化(175℃，7～10min，不通蒸汽)，取出后用清水冲洗干净并脱水后干燥，最终定型后对拔白度进行目测评定，进行目测评定选用的仪器型号为Color Tools SF 450X，拔白度(％)数值越高，表示拔白度效果越好。
对比验证实施例1
取0.5g对比例1的分散染料组合物(o.w.f 1.0％)加水至15g，使其溶解，加入35g配制好的印花糊料，充分搅拌均匀后备用。
用白色毛胚布平铺于印花机上，把平网放于印花机上并调节好压力与磁棒速度20m/min，把搅拌均匀的印花糊料在印染机上进行地色印染，印染后放于100℃烘箱预烘干2～3min，预烘干后将布样继续平铺于印花机上，再将网板放于印花机上并调节好压力与磁棒速度20m/min，把搅拌均匀的碱拔糊在印染机上进行花色拔染。再放入汽蒸机热固化(175℃，7～10min，不通蒸汽)，取出后用清水冲洗干净并脱水后干燥，最终定型后对拔白度进行目测评定，拔白度(％)数值越高，表示拔白度效果越好。
对比验证实施例2
取0.5g对比例2的分散染料组合物(o.w.f 1.0％)加水至15g，使其溶解，加入35g配制好的印花糊料，充分搅拌均匀后备用。
用白色毛胚布平铺于印花机上，把平网放于印花机上并调节好压力与磁棒速度20m/min，把搅拌均匀的印花糊料在印染机上进行地色印染，印染后放于100℃烘箱预烘干2～3min，预烘干后将布样继续平铺于印花机上，再将网板放于印花机上并调节好压力与磁棒速度20m/min，把搅拌均匀的碱拔糊在印染机上进行花色拔染。再放入汽蒸机热固化(175℃，7～10min，不通蒸汽)，取出后用清水冲洗干净并脱水后干燥，最终定型后拔白度进行目测评定，拔白度(％)数值越高，表示拔白度效果越好。
对比验证实施例3
取0.5g对比例3的分散染料组合物(o.w.f 1.0％)加水至15g，使其溶解，加入35g配制好的印花糊料，充分搅拌均匀后备用。
用白色毛胚布平铺于印花机上，把平网放于印花机上并调节好压力与磁棒速度20m/min，把搅拌均匀的印花糊料在印染机上进行地色印染，印染后放于100℃烘箱预烘干2～3min，预烘干后将布样继续平铺于印花机上，再将网板放于印花机上并调节好压力与磁棒速度20m/min，把搅拌均匀的碱拔糊在印染机上进行花色拔染。再放入汽蒸机热固化(175℃，7～10min，不通蒸汽)，取出后用清水冲洗干净并脱水后干燥，最终定型后对拔白度进行目测评定，拔白度(％)数值越高，表示拔白度效果越好。
所述印花糊料的制备方法为：将190～210重量份的SH900印花专用糊，14重量份的苹果酸，7重量份的氯酸钠，2000重量份的水一同放入研磨机里处理180分钟，冷却至常温后备用；
所述碱拔剂由以下质量百分比的物质组成：水48％、聚乙二醇10％、德克林7％、氢氧化钠19％、C-5糊料2％、碳酸钠14％。
采用标准GB/T 3291-1997、GB/T3290-1997、GB/T 5718-1997，分别测试实施例1～4制得印花后水洗牢度、摩擦牢度、升华牢度，结果如表1所示：
表1实施例1～4的拔染分散染料组合物用于拔染印花的性能
拔白度显示结果如图1所示。由表1和图1～3可以看出，本发明的拔染分散染料组合物用于拔染印花，得到的拔白度为95％～98％，拔白度显著提高，水洗牢度、摩擦牢度和生化牢度能够达到5级，相对于现有技术中其它染料，具有显著的进步。
在本领域中，实现拼染染色色光稳定，各染料组分实用性能的配伍性好是关键。所谓染料的配伍性，是指不同染料实用性能的相近性与相容性。配伍性好，就是实用性能相近(上色率一致)，相容性(结构式相互兼容)好。即使染色工艺、用料产生一定程度的差异，对得色色光的影响也相对较小。在染色过程中不易产生色差或色花的现象。
从结构式来说，偶氮染料的酸碱性与它的分子结构有关，当分子中含有羟基、磺酸基、羧基时，染料分子显酸性；若分子中含有硝基，会使分子的酸性加强。当分子中含有氨基和亚氨基时，染料分子显碱性，实际上，偶氮基本身就显示若碱性。偶氮染料中偶氮键的化学性质活泼，在还原剂的作用下，偶氮键被断裂，生成两分子氨基化合物。纺织品的拔染印花就是利用偶氮染料这一性质，用雕白粉、保险粉或氯化亚锡等还原剂将偶氮染料的偶氮键还原，使染料变成无色芳胺，达到雕白的目的。本申请通过精确配伍各组分，使得到的拔染分散染料具有优异的拔白效果。
本申请拔染分散染料的具体配伍情况如表2所示：
表2配伍性测试
由以上实施例可知，本发明以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种拔染分散染料组合物，包括如下重量百分含量的组分：
2～55％式I所示结构的化合物：
式I中R1为氢、卤素、-NO2或-CN；R2为卤素、-CN或-NO2；R3为氢或-OCH3；R4为C1～C4的烷基；
1～20％式II所示结构的化合物：
5～35％式III所示结构的化合物:
5～40％式IV所示结构的化合物：
3～30％式V所示结构的化合物:
式V中R5为卤素或C1～C4的烷基；R6和R7各自独立为C1～C4的烷基、氰乙基和-K1COOK2，其中，K1、K2各自独立为C1～C4的烷基；
和余量的分散剂。
2.根据权利要求1所述的拔染分散染料组合物，其特征在于，所述的式I结构的化合物选自式I-1至式I-7所示化合物中的一种或两种以上的混合物:
3.根据权利要求1所述的拔染分散染料组合物，其特征在于，所述的式V结构的化合物选自式V-1至式V-2所示化合物中的一种或二者的混合物:
4.根据权利要求1所述的拔染分散染料组合物，其特征在于，所述分散剂为萘磺酸钠甲醛缩合物、木质素磺酸钠、甲基萘磺酸钠甲醛缩合物和苄基萘磺酸钠甲醛缩合物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的拔染分散染料组合物，其特征在于，所述拔染分散染料组合物的粒径为0.1～1μm。
6.权利要求1～5任意一项所述拔染分散染料组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将式I所示结构的化合物、式II所示结构的化合物、式III所示结构的化合物、式IV所示结构的化合物、式V所示结构的化合物和分散剂混合，加水研磨得到浆料；
(2)将所述浆料干燥，得到拔染分散染料组合物。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述研磨时的转速为570转/秒。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为喷雾干燥、冷冻干燥或喷雾冷冻干燥。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的条件包括：进口温度为120～130℃，出口温度为50～60℃。
10.权利要求1～5任意一项所述的拔染分散染料组合物或权利要求6～9任意一项所述制备方法得到的拔染分散染料在拔染印花中的应用。
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