CN113201017B - 一种基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂，其包括了化学式I所示的有机颜料分散剂，其以三聚氯氰为基础原料，先通过与二元胺和甲醚卤代烃的取代反应，得到中间产物a；然后与乙烯基苯磺酰胺化合物进行取代反应，得到中间产物b，接着将二烯烃化合物与烯丙基季鏻盐原料进行加成反应，得到中间产物c，然后继续与中间产物b进行加成反应，得到中间产物d，最后与四氟硼酸根或六氟磷酸根进行离子交换反应，得到化学式I所示的有机颜料分散剂。本发明制备得到的有机颜料分散剂，不仅可提高有机颜料的分散性、流动度和着色力，而且具有良好的阻燃性和热稳定性。

Description

一种基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机颜料的技术领域，尤其涉及一种基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂及其制备方法。
背景技术
有机颜料是不溶性有机物,通常以高度分散状态加入底物而使底物着色。有机颜料广泛地用于油墨、油漆、涂料、合成纤维的原浆着色，以及织物的涂料印花、塑料及橡胶、皮革的着色等。有机颜料色彩鲜明，着色力强；无毒性，但部分品种的耐光、耐热、耐溶剂和阻燃性往往不如无机颜料。另外一方面，有机颜料颗粒极易发生团聚，有机颜料的分散性对其使用性能有着重要的影响。对有机颜料的分散性研究，一直是本领域技术人员长期关注和研究的热点。
由鉴于此，亟需提供一种有机颜料分散剂，其既能提高有机颜料的分散性、流动度和着色力，又能使得有机颜料体系具有良好的阻燃性和热稳定性。
发明内容
鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂，以解决现有有机颜料分散剂无法兼顾有机颜料分散性、流动度、着色力性能，以及阻燃性和热稳定性等综合问题。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂，所述有机颜料分散剂的结构如化学式I所示，
Figure BDA0003047432400000021
式中，R1为甲氧基；R2和R3分别独立选自1～5个碳原子的烃基；R4～R7和R12～R15分别独立选自甲基、乙基或氢；R8和R16分别独立选自3～6个碳原子的烃基；R9～R11和R17～R19分别独立选自1～5个碳原子的烃基；X为BF4 -或PF6 -。
优选地，所述R9～R11和R17～R19分别独立选自乙基、丙基或丁基中的一种。
优选地，所述R9～R11和R17～R19均选自丁基。
本发明的另外一个方面是提供一种如上述的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将0.1～0.5mol/L的三聚氯氰溶于乙腈中，按二元胺和三聚氯氰摩尔比为1：1的量滴加二元胺，滴加完成后，冰浴中反应1～5h，再加入甲醚卤代烃，所述甲醚卤代烃按甲醚卤代烃与二元胺摩尔比为1：1的量滴加，缓慢升温至60～90℃进行反应，反应3～8h后，分离得到中间产物a；本申请以三聚氯氰为原料出发，不仅提高了有机颜料的着色力，而且通过接枝甲醚官能团，促使有机颜料更好分散在水溶性液相中，使其最终得到的分散剂呈亲水和疏水两性作用；
S2：将步骤S1得到的中间产物a溶于二氯甲烷溶液中，再加入乙烯基苯磺酰胺化合物，所述乙烯基苯磺酰胺化合物与中间产物a的摩尔比为2：1，加热至60～90℃，回流反应6～12h，分离得到中间产物b；本申请通过引入苯磺基团，进一步拓宽了有机颜料在不同极性溶剂中的分散性能和流动度；
S3：将烯丙基季鏻盐溶于甲苯溶剂中，按二烯烃化合物与烯丙基季鏻盐摩尔比为1：1的量加入二烯烃化合物，加入少量引发剂并加热至80～100℃，回流反应1～5h，分离后得到中间产物c；进一步地，通过引入季鏻盐，一方面提高有机颜料在溶剂中的分散性能和流动度，另外一方面提高有机颜料的阻燃性和热稳定性；
S4：将摩尔比为2：1的步骤S3得到的中间产物c与步骤S2得到的中间产物b溶于乙腈溶剂中，加入少量引发剂并加热至80～120℃，回流反应1～5h，分离后得到中间产物d，将所述中间产物d与四氟硼酸根或六氟磷酸根进行离子交换反应，分离后得到如权利要求1化学式I所示的有机颜料分散剂。进一步地，通过引入季鏻盐，一方面提高有机颜料在溶剂中的分散性能和流动度，另外一方面提高有机颜料的阻燃性和热稳定性。
优选地，所述二元胺为乙二胺、丁二胺、戊二胺中的至少一种。
优选地，所述甲醚卤代烃为2-氯乙基甲基醚、氯甲基甲醚、4-氯丁基甲基醚、3-氯丙基甲基醚中的至少一种。
优选地，所述乙烯基苯磺酰胺化合物为3-乙烯基苯磺酰胺或2-甲基-5-乙烯基苯磺酰胺。
优选地，所述二烯烃化合物为1，3-丁二烯、异戊二烯、2，3-二甲基-1，3丁二烯、2，3-二乙基-1，3丁二烯、2-甲基-3-乙基-1，3丁二烯、1，3-戊二烯中的至少一种。
优选地，所述烯丙基季鏻盐为烯丙基三丁基氯化鏻或烯丙基三丁基鏻溴化物。
本发明的有益效果：
本发明的有机颜料分散剂，其包括了化学式I所示的有机颜料分散剂，其以三聚氯氰为基础原料，先通过与二元胺和甲醚卤代烃的取代反应，得到中间产物a；然后与乙烯基苯磺酰胺化合物进行取代反应，得到中间产物b，接着将二烯烃化合物与烯丙基季鏻盐原料进行加成反应，得到中间产物c，然后继续与中间产物b进行加成反应，得到中间产物d，最后与四氟硼酸根或六氟磷酸根进行离子交换反应，得到化学式I所示的有机颜料分散剂。本发明制备得到的有机颜料分散剂，不仅可提高有机颜料的分散性、流动度和着色力，而且具有良好的阻燃性和热稳定性。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
本实施例的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂，所述有机颜料分散剂的结构如化学式I-a所示，
Figure BDA0003047432400000041
式中，R9～R11和R17～R19均选自丁基。
本实施例的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其包括以下步骤：
S1：取0.1mol/L的三聚氯氰10mL溶于50mL乙腈中，按乙二胺和三聚氯氰摩尔比为1：1的量滴加乙二胺，滴加完成后，冰浴中反应1.5h，再加入2-氯乙基甲基醚，所述2-氯乙基甲基醚按2-氯乙基甲基醚与乙二胺摩尔比为1：1的量滴加，缓慢升温至70℃进行反应，反应3h后，冷却至室温，采用重结晶的方式，分离得到中间产物a；
S2：取7.8g步骤S1得到的中间产物a溶于50mL二氯甲烷溶液中，再加入3-乙烯基苯磺酰胺，所述3-乙烯基苯磺酰胺与中间产物a的摩尔比为2：1，加热至90℃，回流反应6h，采用硅胶柱柱层析的分离方式，分离得到中间产物b；所述硅胶柱柱层析分离纯化过程中采用的洗脱液为体积比为1：3的乙酸乙酯和石油醚；
S3：将10g烯丙基三丁基氯化鏻溶于50mL甲苯溶剂中，按1，3-丁二烯与烯丙基三丁基氯化鏻摩尔比为1：1的量加入1，3-丁二烯，加入少量引发剂过硫酸铵(同下)并加热至80℃，回流反应1h，分离后得到中间产物c；
S4：将摩尔比为2：1的步骤S3得到的中间产物c与步骤S2得到的中间产物b共计15g溶于50mL乙腈溶剂中，加入少量引发剂过硫酸铵并加热至100℃，回流反应3h，分离后得到中间产物d，将所述中间产物d与四氟硼酸根进行离子交换反应，分离后得到化学式I-a所示的有机颜料分散剂。
实施例2
本实施例的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂，所述有机颜料分散剂的结构如化学式I-b所示，
Figure BDA0003047432400000051
式中，R9～R11和R17～R19均选自丁基。
本实施例的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其包括以下步骤：
S1：取0.3mol/L的三聚氯氰10mL溶于50mL乙腈中，按丁二胺和三聚氯氰摩尔比为1：1的量滴加丁二胺，滴加完成后，冰浴中反应3h，再加入氯甲基甲醚按氯甲基甲醚与丁二胺摩尔比为1：1的量滴加，缓慢升温至80℃进行反应，反应5h后，冷却至室温，采用重结晶的方式，分离得到中间产物a；
S2：取7.8g步骤S1得到的中间产物a溶于50mL二氯甲烷溶液中，再加入3-乙烯基苯磺酰胺，所述3-乙烯基苯磺酰胺与中间产物a的摩尔比为2：1，加热至90℃，回流反应8h，采用硅胶柱柱层析的分离方式，分离得到中间产物b；所述硅胶柱柱层析分离纯化过程中采用的洗脱液为体积比为1：3的乙酸乙酯和石油醚；
S3：将10g烯丙基三丁基鏻溴化物溶于50mL甲苯溶剂中，按异戊二烯与烯丙基三丁基鏻溴化物摩尔比为1：1的量加入异戊二烯，加入少量引发剂并加热至100℃，回流反应5h，分离后得到中间产物c；
S4：将摩尔比为2：1的步骤S3得到的中间产物c与步骤S2得到的中间产物b共计15g溶于50mL溶于乙腈溶剂中，加入少量引发剂并加热至85℃，回流反应5h，分离后得到中间产物d，将所述中间产物d与六氟磷酸根进行离子交换反应，分离后得到化学式I-b所示的有机颜料分散剂。
实施例3
本实施例的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂，所述有机颜料分散剂的结构如化学式I-c所示，
Figure BDA0003047432400000061
式中，R9～R11和R17～R19均选自丁基。
本实施例的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其包括以下步骤：
S1：取0.5mol/L的三聚氯氰10mL溶于50mL乙腈中，按戊二胺和三聚氯氰摩尔比为1：1的量滴加戊二胺，滴加完成后，冰浴中反应5h，再加入3-氯丙基甲基醚，所述3-氯丙基甲基醚按3-氯丙基甲基醚与戊二胺摩尔比为1：1的量滴加，缓慢升温至70℃进行反应，反应8h后，冷却至室温，采用重结晶的方式，分离得到中间产物a；
S2：取7.8g步骤S1得到的中间产物a溶于50mL二氯甲烷溶液中，再加入2-甲基-5-乙烯基苯磺酰胺，所述2-甲基-5-乙烯基苯磺酰胺与中间产物a的摩尔比为2：1，加热至90℃，回流反应6h，采用硅胶柱柱层析的分离方式，分离得到中间产物b；所述硅胶柱柱层析分离纯化过程中采用的洗脱液为体积比为1：3的乙酸乙酯和石油醚；
S3：将10g烯丙基三丁基氯化鏻溶于50mL甲苯溶剂中，按2，3-二甲基-1，3丁二烯与烯丙基三丁基氯化鏻摩尔比为1：1的量加入2，3-二甲基-1，3丁二烯，加入少量引发剂并加热至90℃，回流反应5h，分离后得到中间产物c；
S4：将摩尔比为2：1的步骤S3得到的中间产物c与步骤S2得到的中间产物b共计15g溶于50mL溶于乙腈溶剂中，加入少量引发剂并加热至120℃，回流反应5h，分离后得到中间产物d，将所述中间产物d与四氟硼酸根进行离子交换反应，分离后得到化学式I-c所示的有机颜料分散剂。
对比例1
本对比例基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其包括的步骤基本与实施例1相同，其不同之处在于，步骤S2中，采用N-甲基-2-丙烯酰胺代替3-乙烯基苯磺酰胺，与中间产物a进行反应。
对比例2
本对比例基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其包括的步骤基本与实施例1相同，其不同之处在于，步骤S3中，采用烯丙基三丁基氯化铵代替烯丙基三丁基氯化鏻参与反应。
将实施例1～3和对比例1～2制备得到的有机颜料分散剂进行性能测试，其性能结果如表1所示：
分散稳定性测试：取0.1份有机颜料分散剂溶于50份乙醇-水中，升温至65℃，强烈搅拌下分别加入2份金光红有机颜料，搅拌1小时后转移到100ml具塞量桶，静置12小时。在液面下方1cm处吸取0.5ml液体，稀释到100ml，用UV755B分光光度计测定透过率T。用最大吸收波长处的透过率数值计算分散稳定性DE％(由DE％＝(1-T)X100％，T—最大吸收波长处的透过率)；
流动度测试：按HG/T3854-2006进行测试；
着色力测试：按DIN53775-8进行测试；
阻燃性测试：按GB 8624-2006进行测试；将PVC塑料和有机颜料(质量浓度为1％)通过螺杆挤出机挤出后进行测试；
热稳定性测试：按DIN53772进行测试；将实施例1～3和对比例1～2制备得到的有机颜料分散剂与金光红有机颜料混合，金光红有机颜料的质量浓度为0.1％，分散均匀，然后与PVC塑料原料通过单螺杆挤出机挤出样品后进行测试；
表1
Figure BDA0003047432400000071
Figure BDA0003047432400000081
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂，其特征在于，所述有机颜料分散剂的结构如化学式I所示，
Figure FDA0003047432390000011
式中，R1为甲氧基；R2和R3分别独立选自1～5个碳原子的烃基；R4～R7和R12～R15分别独立选自甲基、乙基或氢；R8和R16分别独立选自3～6个碳原子的烃基；R9～R11和R17～R19分别独立选自1～5个碳原子的烃基；X为BF4 -或PF6 -。
2.如权利要求1所述的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂，其特征在于，所述R9～R11和R17～R19分别独立选自乙基、丙基或丁基中的一种。
3.如权利要求1所述的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂，其特征在于，所述R9～R11和R17～R19均选自丁基。
4.一种如权利要求1所述的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将0.1～0.5mol/L的三聚氯氰溶于乙腈中，按二元胺和三聚氯氰摩尔比为1：1的量滴加二元胺，滴加完成后，冰浴中反应1～5h，再加入甲醚卤代烃，所述甲醚卤代烃按甲醚卤代烃与二元胺摩尔比为1：1的量滴加，缓慢升温至60～90℃进行反应，反应3～8h后，分离得到中间产物a；
S2：将步骤S1得到的中间产物a溶于二氯甲烷溶液中，再加入乙烯基苯磺酰胺化合物，所述乙烯基苯磺酰胺化合物与中间产物a的摩尔比为2：1，加热至60～90℃，回流反应6～12h，分离得到中间产物b；
S3：将烯丙基季鏻盐溶于甲苯溶剂中，按二烯烃化合物与烯丙基季鏻盐摩尔比为1：1的量加入二烯烃化合物，加入少量引发剂并加热至80～100℃，回流反应1～5h，分离后得到中间产物c；
S4：将摩尔比为2：1的步骤S3得到的中间产物c与步骤S2得到的中间产物b溶于乙腈溶剂中，加入少量引发剂并加热至80～120℃，回流反应1～5h，分离后得到中间产物d，将所述中间产物d与四氟硼酸根或六氟磷酸根进行离子交换反应，分离后得到如权利要求1化学式I所示的有机颜料分散剂。
5.一种如权利要求4所述的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其特征在于，所述二元胺为乙二胺、丁二胺、戊二胺中的至少一种。
6.一种如权利要求4所述的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其特征在于，所述甲醚卤代烃为2-氯乙基甲基醚、氯甲基甲醚、4-氯丁基甲基醚、3-氯丙基甲基醚中的至少一种。
7.一种如权利要求4所述的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其特征在于，所述乙烯基苯磺酰胺化合物为3-乙烯基苯磺酰胺或2-甲基-5-乙烯基苯磺酰胺。
8.一种如权利要求4所述的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其特征在于，所述二烯烃化合物为1，3-丁二烯、异戊二烯、2，3-二甲基-1，3丁二烯、2，3-二乙基-1，3丁二烯、2-甲基-3-乙基-1，3丁二烯、1，3-戊二烯中的至少一种。
9.一种如权利要求4所述的基于三嗪衍生物的有机颜料分散剂的制备方法，其特征在于，所述烯丙基季鏻盐为烯丙基三丁基氯化鏻或烯丙基三丁基鏻溴化物。
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