CN1990605A - 藏青色季铵盐双偶氮反应性染料 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种新型季铵盐双偶氮藏青色反应性染料，且本发明新型反应性染料不仅对于纤维素纤维具有较高的亲合性及直接性，并可提高染布的上色率，亦具有耐氯漂和耐氧化漂白水洗的牢度特性，可满足市场对高染深性和高湿牢度特性的需求。
Description
技术领域
本发明系有关于一种新型季铵盐双偶氮藏青色反应性染料，染纤维素纤维具有高上色率、优良的易水洗性及优良的耐氯漂和耐氧化漂白水洗等牢度特性。
背景技术
由H酸所合成衍生的双偶氮系染料，是由重氮成分、偶合成分的此种色素母体在蓝色系色素母体的中，色相最暗，且因其分子吸光系数高而被广泛使用作为藏青、黑色等浓色染色所使用的染料的色素母体。
双偶氮系染料系列中，以1957年德国Hoechst公司所开发的硫酸乙磺酰基系(Sulphato Ethyl Sulphone；以下本文简称SES)的藏青色反应性染料C.I.Reactive Black 5最为著名。此种染料能将织物染成极浓色而成为黑色，所以在英国染色工作者学会(The Society of Dyers and Colourists；SDC)所编撰的染料颜色索引(Colour Index；C.I.)登记为黑色Black。
虽然C.I.Reactive Black 5染料本身应为藏青色，但一直都是市售反应染料中生产量及需求量最多的染料。以下式(II)为C.I.Reactive Black 5的结构，为了方便说明，以下说明书中若无特别指名其染料盐类，则染料是以自由酸形式表示的。
然而，以C.I.Reactive Black 5为主体的藏青色和黑色染料，虽然具有上述的特性，但是其湿牢度一向无法满足市场的需求，特别是耐氯漂和耐氧化漂白水洗等牢度特性。
为解决C.I.Reactive Black 5耐氯漂和耐氧化漂白水洗等牢度特性，如下所述的许多团队皆投入开发研究。
如1985年Hoechst公司的Hoyer等人在美国专利US Pat.No.4,492,654中发表了H酸的酸性偶合苯环上邻位(ortho-)位置导入氟(F)、氯(Cl)、或溴(Br)原子时，即可增加印染时对铜离子的安定性，其中该染料可如式(III)所示。
1992年Hoechst公司的Schlafer等人在美国专利US5102993中揭示了新型反应基-CH3N-基加上SES的反应基和苯环上邻位(ortho)位置的SO3H新反应基双偶氮藏青色结构，以增加印染色糊的碱安定性及提高固着率，且此种染料结构可如式(IV)所示。
1992年CIBA公司的Tzikas等人在美国专利US5081296中发表了含有酰胺基(-CONH-)的新反应基以及苯环上邻位(ortho)位置的磺酸基(SO3H)，如式(V)所示染料结构可改善Black B的牢度问题。
由于上述研究团队所开发的新结构染料其染深性、或耐氯漂和耐氧化漂白水洗的牢度仍有待改善，故仍无法满足市场的需求。
为解决上述问题，目前亟需一种以季铵盐衍生物为反应基的新颖反应性染料，其不仅对于纤维素纤维具有较高的亲合性及直接性，并可提高染布的上色率，亦具有耐氯漂和耐氧化漂白水洗的牢度特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种藏青色季铵盐双偶氮反应性染料。
本发明提供的具有季铵盐双偶氮反应基的新型反应性染料，其不仅具有高上色率、高染深特性，且具耐氯漂和耐氧化漂白水洗牢度。并且，本发明新型反应性染料结构表现可如同C.I.Reactive Black 5的高染深特性，但是其耐氯漂和耐氧化漂白水洗牢度皆优于C.I.Reactive Black 5达1-2级。
为实现上述目的，本发明提供的如下式(I)的反应性染料：
其中：
U为
Q为
-SO2-C2H4-OSO3H、-SO2-CH＝CH2、
-CONH-(CH2)n-SO2-C2H4-OSO3H、
-NH-CO-CH(Ha1)-CH2-Ha1、-NH-CO-C(Ha1)＝CH2或上述U所定义的季铵盐；Ha1为卤素；n为1至6的整数；
R1、R2及R3各自独立分别为氢、羟基、卤素、磺酸基、C1至C4的烷基、或C1至C4的烷氧基。
所述的反应性染料，其中Q为
-SO2-C2H4-OSO3H、-SO2-CH＝CH2、
-CONH-(CH2)n-SO2-C2H4-OSO3H、
-NH-CO-CH(Ha1)-CH2-Ha1、或-NH-CO-C(Ha1)＝CH2；Ha1为卤素，n为1至6的整数。
所述的反应性染料，其中Q为-SO2-C2H4-OSO3H。
所述的反应性染料，其中R1为氢、卤素、磺酸基、或C1至C4的烷氧基。
所述的反应性染料，其中R2为氢、C1至C4的烷基、或C1至C4的烷氧基。
所述的反应性染料，其中R3为氢或磺酸基。
所述的反应性染料，其中U为
所述的反应性染料，其中U为
所述的反应性染料，其中该式(I)的反应性染料为如下式(2)：
染料化合物。
所述的反应性染料，其中该式(I)的反应性染料为如下式(3)：
染料化合物。
所述的反应性染料，其中该式(I)的反应性染料为如下式(4)：
染料化合物。
所述的反应性染料，其中该式(I)的反应性染料为如下式(5)至式(11)的染料化合物：
本发明的季铵盐双偶氮反应性染料应用于纤维素纤维材料染色或印花的方法时，其方法可包括使用一含有如式(1)反应性染料的水溶液以处理该纤维材料。其中，本发明反应性染料所适用的纤维素纤维材料可无限制，较佳可为棉质纤维材料。
为方便说明，本说明书中的反应性染料是以自由酸形式表示。本发明的反应性染料于大量制造时可采以水溶性盐类的型态存在，特别是碱金属盐例如钠盐、锂盐、钾盐或铵盐，其中较佳可为钠盐。
本发明的季铵盐双偶氮反应性染料亦可互相混合而形成一组成物，并且可借着各种方法进行配制，例如分别配制不同的染料，然后进行混合。其中，本发明反应性染料所使用混合的方法可无限制，举例可在适合的混合器中进行混合，例如颠动筒；或于适当的碾磨器中进行混合，例如在球和砂碾磨器。在此所述的混合方式同样都是借着搅动，使其可成为染料液体进而混合个别染料。或者，本发明可于每个染料的制备方法中控制反应条件，以在制备的同时产生理想组成物；也可以在染色或印花的过程中，进行个别染料的混合。
本发明的季铵盐双偶氮反应性染料可使用于纤维素纤维材料的染色和印花。其中，适用的纤维材料的实例可为天然生成的纤维素纤维，例如棉、麻和大麻；以及纤维素与再生纤维。当然，本发明反应性染料也可应用于含羟基纤维的纤维掺混织物的染色和印花。
本发明的染料可采以各种方式固色于纤维上，特别是以水性染料溶液和印染糊形式。并且，本发明染料可采用浸染、连染、冷压染、或印染等各种方式进行染色与印花。
本发明染料可具有绿色环保、低盐、低碱并具备优良的高上色率能力及优异的染深性，且具耐氯漂和耐氧化漂白水洗牢度，并适用于广泛温度范围的染色，因此亦可适用于棉/聚酯掺混织物的染色。此外，本发明染料混合物可也适用于印染，特别适用于棉或含有毛或丝的掺混织物、以及使用在T/C一浴染色的应用。
本发明铵盐双偶氮反应性染料对于纤维素纤维材料上所进行的染色和印染，可具备高直接性、高度染深性的特点，并且在酸碱中亦具备了高度的纤维/染料稳定性，同时更具备优良耐氯漂和耐氧化漂白水洗牢度。
为方便更进一步说明起见，将列举以下实施例做更具体的说明。请注意，下列说明书中所述的各实施例乃作为说明本发明之用，本发明申请专利范围并不会因此而受限制。
具体实施方式
以下各个实施例仅在说明本发明，若无特别注明，温度是以℃表示，且重量份与体积份(parts)是以公克与毫升表示。
制备例1
取31.1份(2-methoxyl-4-β-sulfatoethylsulfone)aniline分散于0℃、150份的水中，且加入5份NaOH，调整上述溶液pH为13，稳定保持pH值15分钟后使用HCl水溶液调整反应液的pH为5～6，再加入12.7份尼古丁酸至反应液中。然后，将反应液升温到60℃并持温1～2小时，即停止反应进行。最后，经由一般常用的NaCl盐析、过滤和盐水滤洗程序，即得一如下式(R1)结构的产物。
制备例2
取36.1份1-aminobenzene-4-(β-sulfatoethylsulfone)-2-sulfonicacid分散于0℃、150份的水中，且加入4.5份NaOH，调整上述溶液pH为13，稳定保持pH值15分钟后使用HCl水溶液调整反应液的pH为5～6，再加入12.7份尼古丁酸至反应液中。然后，将反应液升温到60℃并持温1～2小时，即停止反应进行。最后，经由一般常用的NaCl盐析、过滤和盐水滤洗程序，即获得一如下式(R2)结构的产物。
制备例3
取32.5份(2-methoxyl-4-β-sulfatoethylsulfone-5-methyl)aniline分散于0℃、150份的水中，且加入4.5份NaOH，调整上述溶液pH为13，pH稳定保持15分钟后使用HCl水溶液调整反应液的pH为5～6，再加入12.7份尼古丁酸至反应液中。然后，将反应液升温到60℃并持温1～2小时，经过常用的NaCl盐析、过滤和盐水滤洗程序，即获得一如下式(R3)结构的产物。
制备例4
将0℃、150份的水加入14.5份(4-β-sulfatoethylsulfone)aniline和12.6份32％HCl水溶液充分搅拌而形成一分散溶液后，再快速加入3.6份的NaNO2水溶液于该分散溶液中，并且控制在0～5℃温度下，以进行约1.5小时的重氮化反应。接着，加入16.0份4-amino-5-hydroxy-2，7-naphthalenedisulfonic acid粉末，并且使用10份NaHCO3水溶液缓慢调整反应液的pH值达到3，而使偶合反应完全以形成一含有下式(R4)化合物的偶合溶液。
实施例1
将0℃、150份的水加入17.5份制备例1的化合物和12.6份32％HCl水溶液充分搅拌而形成一分散溶液后，再快速加入3.7份的NaNO2水溶液于该分散溶液中，并且控制在0～5℃温度下，以进行约1小时的重氮化反应而完成一重氮盐溶液。最后，将该重氮盐溶液加入上述偶合溶液中，并且使用5份Na2CO3缓慢调整反应液的pH值为5～6，经由充分反应后，再以盐析、过滤和干燥处理程序，即得到一如下式(2)结构的藏青色产物。
实施例2
本实施例藏青色产物的合成步骤乃应用如实施例1相同的合成步骤，除了将反应物中制备例1的(R1)化合物以制备例2的(R2)化合物取代的外，其中反应条件与步骤皆相同于实施例1所示内容。且充分反应所得的溶液，亦经由盐析、过滤和干燥处理程序，以得到一如下式(3)结构的藏青色产物。
实施例3
本实施例藏青色产物的合成步骤乃应用如实施例1相同的合成步骤，除了将反应物中制备例1的(R1)化合物以制备例3的(R3)化合物取代的外，其中反应条件与步骤皆相同于实施例1所示内容。且充分反应所得的溶液，亦经盐析、过滤和干燥处理程序，以得到一如下式(4)结构的藏青色产物。
染着试验：
将上述染料化合物及C.I.Reactive Black 5(永光化学公司市售商品)溶于1000份水中，再加入30份芒硝和100份未丝光棉布，然后将染液保持60℃搅伴30分钟，的后再加入15份纯碱，继续保持60℃进行染着1小时。染色完成后，进行水洗、皂洗和干燥，以得到一经由染色后的织物。并且，将所得到的染色后织物进行以下染色特性试验。其中，各种染色特性试验结果，将如下表所示：
上色率比较(相同O.D.下的K/S值)
| 染料化合物 | 1％ | 3％ | 5％ | 7％ | 9％ |
| C.I.Reactive Black 5 | 14.3 | 31.5 | 39.5 | 42.7 | 43.6 |
| 实施例1 | 14.4 | 31.1 | 39.1 | 43.0 | 45.1 |
| 实施例2 | 15.5 | 32.3 | 40.1 | 42.9 | 45.5 |
| 实施例3 | 15.0 | 32.3 | 39.2 | 44.0 | 43.9 |
牢度测试：依照ISO 105 E03、及C09A标准试验法。
| 染料化合物 | 耐氯漂ISO 105-E03 | 耐氧化漂白水洗牢(C09A) | λmax |
| C.I.Reactive Black 5 | 1 | 2-3 | 600 |
| 实施例1 | 2-3 | 4 | 615 |
| 实施例2 | 3 | 4-5 | 611 |
| 实施例3 | 3 | 4-5 | 612 |
由上表染色特性试验结果得知，本发明新型季铵盐双偶氮藏青色的反应性染料，其用以染着纤维素纤维时，除了对于纤维素纤维具有较高的亲合性及直接性的特点，亦具有高上色率、优良的耐氯漂和耐氧化漂白水洗等牢度特性。
并且，本发明季铵盐双偶氮反应基的新型反应性染料可如同C.I.Reactive Black 5的高染深特性，但是其耐氯漂和耐氧化漂白水洗牢度皆优于C.I.Reactive Black 5达1-2等级，将可满足市场对高染深性和高湿牢度特性的需求。
综上所述，本发明确能由所描述的技术思想以达到发明目的，具新颖性、进步性与可供产业利用性，并与发明专利要件相符合。惟以上所描述的只是较佳实施例，举凡局部的变更或修饰而源于本案的技术思想而为熟悉该项技术的人士所易于推知者，俱不脱本发明的专利权范围。
Claims (12)
1.一种如下式(I)的反应性染料：
其中：
U为
Q为-SO2-C2H4-OSO3H、-SO2-CH＝CH2、-CONH-(CH2)n-SO2-C2H4-OSO3H、-NH-CO-CH(Ha1)-CH2-Ha1、-NH-CO-C(Ha1)＝CH2或上述U所定义的季铵盐；Ha1为卤素；n为1至6的整数；
R1、R2及R3各自独立分别为氢、羟基、卤素、磺酸基、C1至C4的烷基、或C1至C4的烷氧基。
2.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中Q为
-SO2-C2H4-OSO3H、-SO2-CH＝CH2、
-CONH-(CH2)n-SO2-C2H4-OSO3H、
-NH-CO-CH(Ha1)-CH2-Ha1、或-NH-CO-C(Ha1)＝CH2；Ha1为卤素，n为1至6的整数。
3.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中Q为-SO2-C2H4-OSO3H。
4.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中R1为氢、卤素、磺酸基、或C1至C4的烷氧基。
5.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中R2为氢、C1至C4的烷基、或C1至C4的烷氧基。
6.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中R3为氢或磺酸基。
7.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中U为
8.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中U为
9.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中该式(I)的反应性染料为如下式(2)：
染料化合物。
10.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中该式(I)的反应性染料为如下式(3)：
染料化合物。
11.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中该式(I)的反应性染料为如下式(4)：
染料化合物。
12.如权利要求1所述的反应性染料，其特征在于，其中该式(I)的反应性染料为如下式(5)至式(11)的染料化合物：
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