CN114790341A - 一种活性橙染料的制备方法与应用 - Google Patents

一种活性橙染料的制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种橙色活性染料组合物的制备方法及应用，属于染料制备技术领域，包括以下步骤：将对位酯类化合物、水和碎冰打浆，加入盐酸溶液和亚硝酸钠，0‑5℃下反应2‑4h，得到重氮盐水溶液；将N‑乙基‑N‑苄基苯胺‑3'‑磺酸加入水中，加入氢氧化钠溶液，搅拌后得到缩合液；将缩合液加入重氮盐水溶液中，反应处理后喷干，得到活性橙组分；将耐光腰果酚聚氧乙烯醚和尿素混合，搅拌后升温至120℃，分三次添加等量氨基磺酸，添加结束后搅拌反应3‑4h，得到助剂，将活性橙组分、助剂和水混合后喷雾干燥得到染料组合物，本发明制备的染料组合物具有耐日晒牢固度高、上色率高，以及均染好的特点。

Description

一种活性橙染料的制备方法与应用
技术领域
本发明属于染料制备技术领域，具体地，涉及一种活性橙染料的制备方法与应用。
背景技术
活性染料因其颜色鲜艳、色谱齐全，且可通过共价键连接到纤维上使染色后的纤维具有优异的耐水洗和耐摩擦牢度，因此，活性染料深受市场欢迎，是合成染料中最重要的一类染料。
中国专利CN105860580A公开了一种橙色活性染料组合物的制备方法，包括如下步骤：(1)向三聚氯氰中加入适量的冰水混合物和一定量的分散剂MF进行充分冰磨打浆；(2)向打浆好的三聚氯氰中均匀的滴加溶解好的间氨基苯磺酸溶解液进行一次缩合反应得到所需的一缩液；(3)向一缩液中投入工艺量的精制J酸进行二缩反应,反应充分得到二缩液；(4)苯胺-2，5-二磺酸打浆液加盐酸亚硝酸钠进行重氮化反应；(5)把做好的重氛加入到降温好的二次缩合液中进行碱性偶合反应得到液体的橙色活性染料，而后经过后处理喷干得到粉状橙色活性染料。该方法制备的橙色活性染料耐日晒牢度差，受光氧化发生光致褪色，中国专利CN109577038A公开了一种高日晒牢固酸性染料及其制备方法，该专利通过在酸性染料中添加现有的紫外线吸收剂来达到耐日晒目的，但是现有的紫外线吸收剂水溶性差，难以分散均匀，造成染色不均，因此，提供一种耐日晒且染色均匀的橙色活性染料是目前需要解决的技术问题。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供橙色活性染料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种活性橙组分,具有式I所示结构：
Figure BDA0003591864010000021
式I中R1，R2，R3为相互独立的基团，R1和R3可选为-H，-CH3，-OCH3，-SO3H；R2为-SO2CH2CH2OSO3H或-CH2＝CH2；R4可选为
Figure BDA0003591864010000022
一种橙色活性染料组合物的制备方法，包括以下步骤：
第一步、对位酯重氮化：将对位酯类化合物、水和碎冰打浆60min，再加入质量分数30％盐酸溶液和亚硝酸钠，温度0-5℃，重氮化反应2-4h，得到重氮盐水溶液；对位酯类化合物、水、碎冰、盐酸溶液和亚硝酸钠的用量比为28.1-36g：250g：40-50mL：6-15mL：6.9g；
第二步、缩合液制备：将N-乙基-N-苄基苯胺-3'-磺酸加入水中，加入质量分数30％的氢氧化钠溶液，搅拌20-30min，得到缩合液；N-乙基-N-苄基苯胺-3'-磺酸、水和氢氧化钠溶液的用量比为29.1g：200mL：13g；
第三步、将缩合液加入重氮盐水溶液中，控制反应温度0-10℃，加入小苏打调节pH值为5-6，搅拌反应3h，喷干，得到活性橙组分，缩合液和重氮盐水溶液的体积比为2：3；
第四步、将活性橙组分、助剂和水按照质量比1：1.5：8-10混合均匀后，喷雾干燥，得到橙色活性染料组合物。
进一步地，对位酯类化合物为对位酯、磺化对位酯和克利西丁对位酯中的一种。
进一步地，助剂由以下步骤制成：
步骤A1、将腰果酚聚氧乙烯醚、间氯过氧苯甲酸加入二氯甲烷中，冰浴下搅拌反应3h，反应结束后，过滤，滤液用质量分数10％碳酸钠溶液和去离子水分别洗涤3次，有机相旋蒸去除二氯甲烷，得到环氧基腰果酚聚氧乙烯醚；
其中，腰果酚聚氧乙烯醚的结构式如下：
Figure BDA0003591864010000031
所述腰果酚聚氧乙烯醚选自环氧乙烷加成数n为8-16中的腰果酚聚氧乙烯醚中的一种或几种按照任意比例混合，腰果酚聚氧乙烯醚、间氯过氧苯甲酸和二氯甲烷的用量比为15g：0.03mol：150-200mL，在间氯过氧苯甲酸的作用下，使腰果酚聚氧乙烯醚的不饱和双键环氧化，得到环氧基腰果酚聚氧乙烯醚；
步骤A2、将环氧基腰果酚聚氧乙烯醚和氢氧化锂加入三口烧瓶中，氮气保护下，升温至95-100℃，加入氨基二苯甲酮化合物，保温搅拌反应6-8h，反应结束后，过滤，收集滤液，即为耐光腰果酚聚氧乙烯醚；
其中，环氧基腰果酚聚氧乙烯醚、氢氧化锂和氨基二苯甲酮化合物的质量比为6.4-7.1：0.4：1.6-2.7，在碱性催化剂的作用下，使环氧基腰果酚聚氧乙烯醚的环氧基与氨基二苯甲酮化合物的氨基发生开环反应，得到耐光腰果酚聚氧乙烯醚；
步骤A3、将耐光腰果酚聚氧乙烯醚和尿素加入四口烧瓶中，搅拌后升温至120℃，分三次添加等量氨基磺酸，每次间隔30min，添加结束后搅拌反应3-4h，反应结束后，降温至70℃，加入无水乙醇使反应产物溶解，抽滤，向滤液中加入质量分数30％氢氧化钠溶液调整pH值为7-8，再次抽滤，滤液旋蒸去除无水醇，最后置于70℃烘箱中干燥12h，得到助剂；
其中，耐光腰果酚聚氧乙烯醚、尿素和氨基磺酸的用量比为8.5-9.1g：0.15-0.2g：0.01mol；以耐光腰果酚聚氧乙烯醚和氨基磺酸为原料合成助剂，助剂为耐光腰果酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐，具有阴离子表面活性剂特性，并且还含有二苯甲酮紫外吸收基团，具有耐光性。
进一步地，氨基二苯甲酮化合物由以下步骤制成：
步骤B1、向三口烧瓶中加入浓硫酸，然后缓慢加入紫外线吸收剂UV-9，保持温度0-10℃，滴加浓硝酸，滴加结束后保持体系温度反应4h，加入冰水析出固体，抽滤并烘干，得到中间体；
其中，浓硫酸、紫外线吸收剂UV-9和浓硝酸的用量比为15.1-15.5mL：0.01mol：1mL，浓硫酸质量分数为95％，浓硝酸质量分数为69％，使紫外线吸收剂UV-9发生硝化反应得到中间体；
步骤B2、将中间体和氢氧化钠加入质量分数50％的乙醇溶液中，室温搅拌均匀后，升温至70℃，在10min内分批次加入二氧化硫脲，保温反应2h，反应结束后，冷却至室温，滴加浓度5mol/L的盐酸溶液调节pH值为中性，静置0.5h后抽滤，滤饼干燥，得到氨基二苯甲酮化合物；
其中，中间体、氢氧化钠、乙醇溶液和二氧化硫脲的用量比为0.01mol：4.4g：50mL：5.4g，在二氧化硫脲的作用下，使中间体的硝基转化成氨基，得到氨基二苯甲酮化合物，其分子结构式如下：
Figure BDA0003591864010000041
一种橙色活性染料组合物，用于纤维素纤维材料的染色和印花。
本发明的有益效果：
本发明以对位酯、磺化对位酯和克利西丁对位酯为对位酯化合物，先使其重氮化，再与缩合液反应，得到橙色活性染料，用小苏打调节反应的pH，减少缩合反应过程中副产物的产生，最终反应形成的浆料直接喷干，不经盐析，过滤、干燥等工艺，制备方便简单且产物纯度高，较为突出的是，基于本活性染料耐光性差，容易光氧化、光褪色，本发明在染料中加入自制的助剂，助剂为耐光腰果酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐，不仅具有阴离子表面性特性，并且还含有二苯甲酮紫外吸收基团，具有耐光性，助剂分子的含氧基团与染料分子的含氢极性基团形成氢键键合，提高染料的分散性使其在染色过程中不易聚集和下沉，提高染色均匀度，并且助剂分子含有二苯甲酮类基团，能够吸收紫外线，一方面减少染料存储过程中光氧化使其变质现象的发生，另一方面减少染料与织物结合后耐光性差、易脱色褪色现象的发生，综上，本发明制备的橙色活性染料色度好、牢固性高，在纤维素纤维材料的染色和印花上具有很高的应用价值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种助剂，由以下步骤制成：
步骤A1、将15g腰果酚聚氧乙烯醚、0.03mol间氯过氧苯甲酸加入150mL二氯甲烷中，冰浴下搅拌反应3h，反应结束后，过滤，滤液用质量分数10％碳酸钠溶液和去离子水分别洗涤3次，旋干，得到环氧基腰果酚聚氧乙烯醚；
步骤A2、将6.4g环氧基腰果酚聚氧乙烯醚和0.4g氢氧化锂加入三口烧瓶中，氮气保护下，升温至95℃，加入1.6g氨基二苯甲酮化合物，保温搅拌反应6h，过滤，收集滤液，即为耐光腰果酚聚氧乙烯醚；
步骤A3、将8.5g耐光腰果酚聚氧乙烯醚和0.15g尿素加入四口烧瓶中，搅拌后升温至120℃，分三次等量添加共0.01mol氨基磺酸，每次间隔30min，添加结束后搅拌反应3h，反应结束后，降温至70℃，加入无水乙醇使反应产物溶解，抽滤，向滤液中加入质量分数30％氢氧化钠溶液调整pH值为7，再次抽滤，滤液旋蒸去除无水醇，最后置于70℃烘箱中干燥12h，得到助剂。
所述氨基二苯甲酮化合物由以下步骤制成：
步骤B1、向三口烧瓶中加入15.1mL浓硫酸，然后缓慢加入0.01mol紫外线吸收剂UV-9，保持温度0℃，滴加1mL浓硝酸，滴加结束后保持体系温度反应4h，加入冰水析出固体，抽滤并烘干，得到中间体；
步骤B2、将0.01mol中间体和4.4g氢氧化钠加入50mL质量分数50％的乙醇溶液中，室温搅拌均匀后，升温至70℃，在10min内分批次加入5.4g二氧化硫脲，保温反应2h，反应结束后，冷却至室温，滴加浓度5mol/L的盐酸溶液调节pH值为中性，静置0.5h后抽滤，滤饼干燥，得到氨基二苯甲酮化合物。
实施例2
本实施例提供一种助剂，由以下步骤制成：
步骤A1、将15g腰果酚聚氧乙烯醚、0.03mol间氯过氧苯甲酸加入180mL二氯甲烷中，冰浴下搅拌反应3h，反应结束后，过滤，滤液用质量分数10％碳酸钠溶液和去离子水分别洗涤3次，旋干，得到环氧基腰果酚聚氧乙烯醚；
步骤A2、将6.9g环氧基腰果酚聚氧乙烯醚和0.4g氢氧化锂加入三口烧瓶中，氮气保护下，升温至98℃，加入1.9g氨基二苯甲酮化合物，保温搅拌反应7h，过滤，收集滤液，即为耐光腰果酚聚氧乙烯醚；
步骤A3、将8.8g耐光腰果酚聚氧乙烯醚和0.18g尿素加入四口烧瓶中，搅拌后升温至120℃，分三次等量添加共0.01mol氨基磺酸，每次间隔30min，添加结束后搅拌反应3.5h，反应结束后，降温至70℃，加入无水乙醇使反应产物溶解，抽滤，向滤液中加入质量分数30％氢氧化钠溶液调整pH值为7，再次抽滤，滤液旋蒸去除无水醇，最后置于70℃烘箱中干燥12h，得到助剂。
所述氨基二苯甲酮化合物由以下步骤制成：
步骤B1、向三口烧瓶中加入15.3mL浓硫酸，然后缓慢加入0.01mol紫外线吸收剂UV-9，保持温度5℃，滴加1mL浓硝酸，滴加结束后保持体系温度反应4h，加入冰水析出固体，抽滤并烘干，得到中间体；
步骤B2、将0.01mol中间体和4.4g氢氧化钠加入50mL质量分数50％的乙醇溶液中，室温搅拌均匀后，升温至70℃，在10min内分批次加入5.4g二氧化硫脲，保温反应2h，反应结束后，冷却至室温，滴加浓度5mol/L的盐酸溶液调节pH值为中性，静置0.5h后抽滤，滤饼干燥，得到氨基二苯甲酮化合物。
实施例3
本实施例提供一种助剂，由以下步骤制成：
步骤A1、将15g腰果酚聚氧乙烯醚、0.03mol间氯过氧苯甲酸加入200mL二氯甲烷中，冰浴下搅拌反应3h，反应结束后，过滤，滤液用质量分数10％碳酸钠溶液和去离子水分别洗涤3次，有机相旋蒸去除二氯甲烷，得到环氧基腰果酚聚氧乙烯醚；
步骤A2、将7.1g环氧基腰果酚聚氧乙烯醚和0.4g氢氧化锂加入三口烧瓶中，氮气保护下，升温至100℃，加入2.7g氨基二苯甲酮化合物，保温搅拌反应8h，过滤，收集滤液，即为耐光腰果酚聚氧乙烯醚；
步骤A3、将9.1g耐光腰果酚聚氧乙烯醚和0.2g尿素加入四口烧瓶中，搅拌后升温至120℃，分三次等量添加共0.01mol氨基磺酸，每次间隔30min，添加结束后搅拌反应4h，反应结束后，降温至70℃，加入无水乙醇使反应产物溶解，抽滤，向滤液中加入质量分数30％氢氧化钠溶液调整pH值为8，再次抽滤，滤液旋蒸去除无水醇，最后置于70℃烘箱中干燥12h，得到助剂。
所述氨基二苯甲酮化合物由以下步骤制成：
步骤B1、向三口烧瓶中加入15.5mL浓硫酸，然后缓慢加入0.01mol紫外线吸收剂UV-9，保持温度10℃，滴加1mL浓硝酸，滴加结束后保持体系温度反应4h，加入冰水析出固体，抽滤并烘干，得到中间体；
步骤B2、将0.01mol中间体和4.4g氢氧化钠加入50mL质量分数50％的乙醇溶液中，室温搅拌均匀后，升温至70℃，在10min内分批次加入5.4g二氧化硫脲，保温反应2h，反应结束后，冷却至室温，滴加浓度5mol/L的盐酸溶液调节pH值为中性，静置0.5h后抽滤，滤饼干燥，得到氨基二苯甲酮化合物。
实施例4
一种橙色活性染料组合物的制备方法，包括以下步骤：
第一步、对位酯重氮化：将28.1g对位酯、40mL水和250g碎冰打浆60min，再加入12mL质量分数30％盐酸溶液和6.9g亚硝酸钠，温度0℃，重氮化反应4h，得到重氮盐水溶液；
第二步、缩合液制备：将29.1g N-乙基-N-苄基苯胺-3'-磺酸加入200mL水中，加入13g质量分数30％的氢氧化钠溶液，搅拌20min，得到缩合液；
第三步、将缩合液加入重氮盐水溶液中，控制反应温度0℃，加入小苏打调节pH值为5，搅拌反应3h，反应结束后，喷干，得到活性橙组分，缩合液和重氮盐水溶液的体积比为2：3；
第四步、将活性橙组分、助剂和水按照质量比1：1.5：8混合均匀后，喷雾干燥，得到橙色活性染料组合物。
实施例5
一种橙色活性染料组合物的制备方法，包括以下步骤：
第一步、对位酯重氮化：将36g磺化对位酯、50mL水和250g碎冰打浆60min，再加入6mL质量分数30％盐酸溶液和6.9g亚硝酸钠，温度5℃，重氮化反应2h，得到重氮盐水溶液；
第二步、缩合液制备：将29.1g N-乙基-N-苄基苯胺-3'-磺酸加入200mL水中，加入13g质量分数30％的氢氧化钠溶液，搅拌25min，得到缩合液；
第三步、将缩合液加入重氮盐水溶液中，控制反应温度10℃，加入小苏打调节pH值为5，搅拌反应3h，反应结束后喷干，得到活性橙组分，缩合液和重氮盐水溶液的体积比为2：3；
第四步、将活性橙组分、助剂和水按照质量比1：1.5：9混合均匀后，喷雾干燥，得到橙色活性染料组合物。
实施例6
一种橙色活性染料组合物的制备方法，包括以下步骤：
第一步、对位酯重氮化：将32.5g克利西丁对位酯、45mL水和250g碎冰打浆60min，再加入15mL质量分数30％盐酸溶液和6.9g亚硝酸钠，温度5℃，重氮化反应3h，得到重氮盐水溶液；
第二步、缩合液制备：将29.1g N-乙基-N-苄基苯胺-3'-磺酸加入200mL水中，加入13g质量分数30％的氢氧化钠溶液，搅拌20min，得到缩合液；
第三步、将缩合液加入重氮盐水溶液中，控制反应温度10℃，加入小苏打调节pH值为5，搅拌反应3h，反应结束后，喷干，得到活性橙组分，缩合液和重氮盐水溶液的体积比为2：3；
第四步、将活性橙组分、助剂和水按照质量比1：1.5：10混合均匀后，喷雾干燥，得到橙色活性染料组合物。
对比例1
将对比例4中的助剂去除，其余原料及制备过程同实施例4。
对比例2
将对比例5中的助剂替换成腰果酚聚氧乙烯醚，其余原料及制备过程同实施例5。
将实施例4-6和对比例1-2所制备的橙色活性染料进行测试，分别取实施例和对比例的染料组合物4份、加入6份元明粉、1份纯碱和水，配成浴比1:15染浴按照常规操作方法对棉织物在60℃条件下，染色60min，然后中和、水洗、最后在皂洗、热水洗、冷水洗、烘干，得到橙色棉织物，然后采用标准GB/T8427-1998测试耐日晒牢固度，按照GB/T9337-2009测试染料上色率，匀染性：在织物上选取6个点，测试其K/S值，计算各点K/S值对平均值的偏差，即相对不均度S，公式如下,
Figure BDA0003591864010000101
其中：(K/S)i为i次测定的表面得色量，n为测定次数，X为K/S平均值，S为平均值的偏差，即不匀率，不匀率越小，则表示匀率越好，测试结果如表1所示：
表1
项目 耐日晒牢固度(级) 上色率(％) S值
实施例4 7 93 0.0351
实施例5 8 94 0.0349
实施例6 8 93 0.0325
对比例1 6 83 0.0687
对比例2 6 85 0.0424
由表1可以看出，相比于实施例1-2，实施例4-6所得的染料具有耐日晒牢固度高、上色率高，以及均染好的特点。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种橙色活性染料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、对位酯重氮化：将对位酯类化合物、水和碎冰打浆，加入盐酸溶液和亚硝酸钠，温度0-5℃，重氮化反应2-4h，得到重氮盐水溶液；
第二步、缩合液制备：将N-乙基-N-苄基苯胺-3'-磺酸加入水中，加入质量分数30％的氢氧化钠溶液，搅拌20-30min，得到缩合液；
第三步、将缩合液加入重氮盐水溶液中，控制反应温度0-10℃，加入小苏打调节pH值为5-6，搅拌反应3h，喷干，得到活性橙组分；
第四步、将耐光腰果酚聚氧乙烯醚和尿素混合，搅拌后升温至120℃，分三次添加等量氨基磺酸，添加结束后搅拌反应3-4h，降温至70℃，加入无水乙醇使反应产物溶解，抽滤，滤液调整pH值为7-8，再次抽滤，滤液旋蒸去除无水醇，最后置于70℃烘箱中干燥12h，得到助剂；
第五步、将活性橙组分、助剂和水按照质量比1：1.5：8-10混合均匀后，喷雾干燥，得到橙色活性染料组合物。
2.根据权利要求1所述的一种橙色活性染料组合物的制备方法，其特征在于，第一步中对位酯类化合物、水、碎冰、盐酸溶液和亚硝酸钠的用量比为28.1-36g：250g：40-50mL：6-15mL：6.9g；盐酸溶液质量分数为30％，对位酯类化合物为对位酯、磺化对位酯和克利西丁对位酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种橙色活性染料组合物的制备方法，其特征在于，第二步中N-乙基-N-苄基苯胺-3'-磺酸、水和氢氧化钠溶液的用量比为29.1g：200mL：13g。
4.根据权利要求1所述的一种橙色活性染料组合物的制备方法，其特征在于，第三步中缩合液和重氮盐水溶液的体积比为2：3。
5.根据权利要求1所述的一种橙色活性染料组合物的制备方法，其特征在于，第四步中耐光腰果酚聚氧乙烯醚、尿素和氨基磺酸的用量比为8.5-9.1g：0.15-0.2g：0.01mol。
6.根据权利要求1所述的一种橙色活性染料组合物的制备方法，其特征在于，耐光腰果酚聚氧乙烯醚由以下步骤制成：
将环氧基腰果酚聚氧乙烯醚和氢氧化锂加入三口烧瓶中，氮气保护下，升温至95-100℃，加入氨基二苯甲酮化合物，保温搅拌反应6-8h，过滤，收集滤液，得到耐光腰果酚聚氧乙烯醚。
7.根据权利要求6所述的一种橙色活性染料组合物的制备方法，其特征在于，环氧基腰果酚聚氧乙烯醚由以下步骤制成：
将腰果酚聚氧乙烯醚、间氯过氧苯甲酸加入二氯甲烷中，冰浴下搅拌反应3h，后处理，得到环氧基腰果酚聚氧乙烯醚。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的橙色活性染料组合物的应用，其特征在于，用于纤维素纤维材料的染色和印花。
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