DE3110261A1 - Verfahren zur herstellung des farbstoffes direktgelb (colour index 40000) in form stabiler, konzentrierter loesungen, die dabei erhaltenen loesungen und deren verwendung - Google Patents
Verfahren zur herstellung des farbstoffes direktgelb (colour index 40000) in form stabiler, konzentrierter loesungen, die dabei erhaltenen loesungen und deren verwendungInfo
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Description
DR. BERG "DiPdLJNG. STAPF*, *: 311026
DIPL.-ING. SCHWABfc : DR.ÜR.^ANDMATR
PATENTANWÄLTE
Postfach 8602 45 · 8000 München 86
Postfach 8602 45 · 8000 München 86
NAOHGEREICH
P 31 10 261.1 17. März 1981
Anwaltsakte 31 413
PCUK PRODUITS CHIMIQUES UGINE KUHLMANN Tour Manhattan - La Defense 2
5 & 6, Place de L"Iris 92400 Courbevoie, Frankreich
Verfahren zur Herstellung des Farbstoffs Direktgelb (Colour Index 40 000) in Form stabiler, konzentrierter Lösungen, die
dabei erhaltenen Lösungen und deren Verwendung
130067/0828
«(089) 98 82 72 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850
988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swin Code: HYPO DE MM
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983310 052456OBEROd Postscheck München 65343-8OS(BLZ 70010080)
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Farbstoffs Direktgelb 11 (Direct Yellow 11, Colour Index
4oooo) direkt in Form von konzentrierten lagerungsbeständigen Lösungen, die in dieser Weise erhaltenen Lösungen
sowie deren Verwendung.
Anionische, wasserlösliche Farbstoffe werden im allgemeinen
in Form von Pulvern, die einen mehr oder weniger großen Anteil von anorganischen Salzen enthalten, vertrieben
und verwendet. Diese Anwendungsform besitzt einige Vorteile, jedoch auch eine Reihe von Nachteilen. Der Hauptvorteil
besteht in der großen Lagerungsstabilität dieser Produkte; insbesondere beobachtet■man keine Veränderung
des Materials beim Aufbewahren selbst bei Temperaturen unterhalb o°C, was es möglich macht, sie während des gesamten
Jahres in ungeheizten Räumen aufzubewahren.
Andererseits ist es gut bekannt, daß die pulverförmigen Farbstoffe erheblich zur Staubentwicklung bei ihrer Handhabung
neigen. Es wurde bereits versucht, diesen Nachteilin verschiedener Art und Weise zu beseitigen. So kann man
beispielsweise durch Zugabe von ölen oder hygroskopisehen
Flüssigkeiten die Staubentwicklung in wirksamer Weise vermindern, wodurch es jedoch auf der anderen Seite
schwieriger wird, die Farbstoffe zu lösen. Es wurde auch
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2587.C.
versucht, die Staubentwicklung der Farbstoffe zu vermindern,
dadurch, daß man sie granuliert. Da die Farbstoffe dann in einer sehr kompakten Form vorliegen, ergeben sich
erhebliche Schwierigkeiten beim Auflösen der Farbstoffe, insbesondere dann, wenn es sich um Farbstoffe handelt, die,
wenn sie in Pulverform vorliegen, nur wenig wasserlöslich sind, wie es auf den Farbstoff zutrifft, dessen Herstellung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
Wäßrige oder wäßrig-organische Lösungen von anionischen Farbstoffen, wie Direktgelb 11, in Form eines Salzes einer
organischen Base, wie Tris/2-(2-hydroxyäthoxy)-äthyl7~
amin sind in der FR-PS 2 289 578 beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung dieser Lösungen besitzt jedoch Nachtei-Ie
dadurch, daß der Farbstoff in üblicher Weise durch Behandeln von 4-Nitro-toluol-2-sulfonsäure in wäßriger Lösung
mit Natriumhydroxid hergestellt wird, so daß die Suspension des in dieser Weise gebildeten Natriumsalzes des
Farbstoffs eine erhebliche Menge Natriumionen enthält, die der Löslichkeit des Farbstoffs abträglich sind. Diese Natriumionen
müssen mit Hexafluorkieselsäure entfernt werden. Wegen der Empfindlichkeit dieser Säure und ihrer Salze
gegenüber alkalischen Mitteln ist es unerläßlich, einen Überschuß der Säure zu verwenden, die anschließend neutralisiert
werden muß.
Weiterhin ist im Vergleich zu Säuren, wie Chlorwasserstoff-
.C. 130067/0628
säure und Schwefelsäure, die Hexafluorkieselsäure ein Produkt,
das in der FarbstoffIndustrie nur wenig angewandt
wird und aufgrund ihres Molekulargewichts relativ teuer ist. Der erhaltene Farbstoff ist daher relativ teuer, während
das derzeit im Handel vertriebene Pulver einen der billigsten weltweit verwendeten Farbstoffe darstellt.
Schließlich sind, wie es in dem oben genannten Patent angegeben ist, die erhaltenen Lösungen nur bei Temperaturen
zwischen ο und 4o°C lagerbeständig, was saisonale oder regionale Probleme mit sich bringt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem es gelingt, direkt lagerbeständige
konzentrierte Lösungen des Farbstoffs Direktgelb 11 herzustellen, die besonders gut geeignet sind zum
Färben von Cellulosematerialien und Leder, und bei welchem Verfahren es nicht erforderlich ist, andere Ausgangsmaterialien
einzusetzen als die in der Farbstoffindustrie verwendeten.
Diese Aufgabe wird nun gelöst durch' die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche
betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen
dieses erfindungsgemäßen Verfahrens, die in dieser Weise erhaltenen konzentrierten Lösungen und deren Verwendung
zum Färben von Cellulosematerialien und Leder.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur direkten Herstellung des Farbstoffs Direktgelb 11 (CI. 4oooo) besteht darin,
bei einer Temperatur von 4o bis 9o°C eine wäßrige Natriumhydroxid
lösung mit einer Lösung umzusetzen, die 4-Nitrotoluol-2-sulfonsäure,
eines oder mehrere Alkanolamine und einen oder mehrere Alkohole, die eine Ätheroxidgruppe
oder eine zweite Alkoholfunktion aufweisen, enthält, anschließend das Natriumhydroxid mit Schwefelsäure zu neutralisieren
und schließlich das in dieser Weise gebildete To Natriumsulfat durch Filtration abzutrennen.
Pro 1oo Gew.-Teile 4-Nitro-toluol-2-sulfonsäure verwendet man vorzugsweise 18o bis 4oo Gew.-Teile eines oder mehrerer
Alkohole, 7o bis 15o Gew.-Teile eines oder mehrerer Alkano-Ie
und 2oo bis 3oo Gew.-Teile Natriumhydroxid in wäßriger Lösung. Die erfindungsgemäß verwendete 4-Nitro-toluol-2-sulfonsäure
ist ein reines Produkt oder ein technisches Produkt, das bis zu 2o Gew.-Teile Schwefelsäure und bis
zu 6o Gew.-Teile Wasser enthalten kann.
In Abhängigkeit von der angewandten Temperatur erstreckt sich die Reaktionsdauer von einer halben Stunde bis zu 4
Stunden.
Als Alkohole verwendet man vorzugsweise Äthändiol oder
Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Monoäthylenglykolmethyläther,
Monoäthylenglykoläthylather, Diäthylenglykolmethyl-
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2587.C.
äther, Diäthylenglykoläthylather oder Mischungen aus diesen
Alkoholen.
Als Alkanolamine kann man Monoäthanolamin, Diäthanolamin
und insbesondere Triäthanolamin oder Mischungen aus diesen Alkanolaminen nennen.
Durch Veränderung der Reaktionsbedingungen, wie der Temperatur, der Natriumhydroxidmenge oder der Reaktionsdauer
kann man Lösungen herstellen, deren Farbton sich von Gelb bis Orange erstreckt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet
man technische 4-Nitro-toluol-2-sulfonsäure, die pro 1oo Gew.-Teile der Säure ο bis 15 Gew.-Teile Schwefelsäure
und ο bis 4o Gew.-Teile Wasser enthält, in Lösung in 23o bis 35o Gew.-Teilen Diäthylenglykolmethylather oder
einer Mischung aus Alkoholen, die mindestens 6o % Diäthylenglykolmethy lather enthält, und 7o bis 12o Gew.-Teilen
Triäthanolamin oder einer Mischung aus Monoäthanolamin, Diäthanolamin und Triäthanolamin, die mindestens 9o % Triäthanolamin
enthält.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, stabile Lösungen herzustellen, die 1o bis 25 % und vorzugsweise
1o bis 15 % des Farbstoffs Direktgelb 11, gerechnet in Form der freien Säure, enthalten.
C. 130087/OB28
Es ist weiterhin möglich, die Konzentration der Lösungen nach ihrer Herstellung durch Zugabe von Wasser und/oder
Alkohol und/oder Alkanolamin auf einen Standardwert einzustellen.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Lösungen zeichnen sich durch eine sehr gute Lagerungsstabilität
bei Temperaturen von mehr als 4o C bis -15 C selbst während einer Dauer von mehreren Wochen aus. Bei der Aufbewahrung
bei Temperaturen unterhalb -15°C werden die Lösungen
viskoser, bleiben jedoch homogen und zeigen keinerlei Kristallisation, wobei sie nach dem Ansteigen der Temperatur
auf -5°C wieder fluid werden.
Diese Lösungen sind besonders gut geeignet zum Färben von Cellulosematerialien, wie Baumwolle oder Papier, sowie von
Leder, wobei ein gelber bis oranger Farbton erreicht wird. Diese Färbungen besitzen mindestens ebenso gute Echtheiten
und zum Teil sogar bessere Echtheiten als die mit pulverförmigen Farbstoffen erzielten Färbungen.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Man löst 3o7 Gew.-Teile rohe 4-Nitro-toluol-2-sulfonsäure, die 217 Gew.-Teile des reinen Produkts, 2o Gew.-Teile
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2587.C.
Schwefelsäure und 7o Gew.-Teile Wasser enthält, unter Verwendung von 226 Gew.-Teilen Triäthanolamin in 7oo Gew.-Teilen
Diäthylenglykolmethyläther. Unter Ansteigenlassen der Temperatur bis auf 45°C gibt man im Verlaufe von 3o
Minuten 533 Gew.-Teile einer 3o %-igen Natriumhydroxidlösung zu. Man hält die Temperatur während einer Stunde
zwischen 45 und 48°C und gibt dann 22o Gew.-Teile einer 94-%-igen Schwefelsäurelösung zu, wobei die Temperatur auf
etwa 7o°C ansteigt. Man trennt das gebildete Natriumsulfat durch Filtration ab und erhält eine Lösung, die 12,6 % der
freien Säure des Farbstoffs Direktgelb 11 enthält. Diese Lösung ist vollständig stabil und kristallisiert nicht,
selbst bei Temperaturen weit unterhalb o°C. Das Gewicht der erhaltenen Lösung beträgt 156o Gew.-Teile, was 116o
Gew.-Teilen des handelsüblichen Pulverprodukts entspricht. Man kann die Konzentration dieser Lösung auf einen solchen
Wert bringen, daß 15o Gew.-Teile der Lösung 1oo Gew.-Teilen
des Pulvers entsprechen, indem man 18o Gew.-Teile Wasser, Triäthanolamin, Diäthylenglykolmethyläther, Diäthylenglykoläthylather,
Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Athylenglykolmethyläther oder Äthylenglykoläthylather zusetzt.
Die erhaltene Lösung, die 1,4 % Sulfationen enthält, bleibt selbst bei -2o°C fluid oder flüssig und kristallisiert
bei der Lagerung nicht.
Wenn man die 226 Gew.-Teile Triäthanolamin durch eine gleiche
Menge einer rohen Mischung ersetzt, die pro 1oo Gew.-Tei-
2587.C. 130067/0628
-fifth
le 93 Gew.-Teile reines Triäthanolamin, 4 Gew.-Teile Diäthanolamin
und 3 Gew.-Teile Monoäthanolamin enthält, so erhält man einen ebenso guten Farbstoff.
Man wiederholt die Maßnahmen des Beispiels 1, verwendet
jedoch 5oo Gew.-Teile Diäthylenglykolmethylather anstelle
von 7oo Gew.-Teilen und erhält 132o Gew.-Teile einer Lösung, die 14,5 % des gleichen Farbstoffs in Form der freien
Säure enthält.
Man wiederholt die Maßnahmen des Beispiels 1, verwendet
jedoch 6oo Gew.-Teile Diäthylenglykolmethylather und arbeitet
bei einer Temperatur von 5o bis 55 C anstatt bei 45 bis 48 C. Man erhält 145o Gew.-Teile einer Lösung, die
13,5 % der freien Säure des Farbstoffs enthält, die CeI-lulosefasern
oder Leder in einem orange-gelben Farbton anfärbt.
Wenn man nach der Verfahrensweise von Beispiel 3 arbeitet, jedoch die Umsetzung bei einer Temperatur von 6o bis 65°C
bewirkt, so erhält man einen orange-gelben Farbstoff. 25
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Arbeitet man nach der Verfahrensweise von Beispiel 3 bei einer Temperatur zwischen 80 und 85 C, so erhält man einen
Farbstoff mit orangem Farbton. 5
Man benetzt I00 Gew.-Teile reines Chromveloursleder in Gegenwart
von wenig Ammoniak, spült und überführt in einen Walker, der eine Lösung von 1o Gew.-Teilen des Farbstoffs
von Beispiel 1 in 2ooo Gew.-Teilen Wasser enthält, die auf 60 C erwärmt ist. Man walkt während 1 Stunde bei 600C,
gibt dann 3 Gew.-Teile Ameisensäure zu und walkt während weiterer 3o Minuten. Dann trocknet man das Leder und unterwirft
es den üblichen Nachbehandlungen. Man erhält ein Leder, das mit einem lebhaften gelben Farbton egal angefärbt
ist.
In einer Zerkleinerungseinrichtung bereitet man einen Brei aus mit Bisulfit gebleichter Cellulose und stellt seine
Konzentration auf 25 g/l ein. Zu I600 Gew.-Teilen dieses
Breis gibt man 0,6 Gew.-Teile des Farbstoffs von Beispiel 3, vermischt und gibt 7 Gew.-Teile einer 1o-%-igen Colophoniumlösung
in Wasser und dann 12 Gew.-Teile einer 1o-%-igen AIuminiumsulfatlösung
in Wasser zu und verformt den Brei auf einer Papiermaschine. Man erhält Papierblätter, die gleich-
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/f
mäßig orange-gelb angefärbt sind.
Man löst 2 Gew.-Teile des in Beispiel 1 erhaltenen Farb-Stoffs und 1 Gew.-Teil Natriumcarbonat in 1ooo Gew.-Teilen
Wasser mit einer Temperatur von 4o C. Dann gibt man 1oo Gew.-Teile eines Baumwollgewebes zu der Lösung und setzt
1o Gew.-Teile Natriumsulfat zu. Man färbt während 1 Stunde bei 9o°C, spült mit kaltem Wasser und trocknet. Das Gewebe
ist in einem lebhaften gelben Farbton angefärbt.
Ende der Beschreibung
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Claims (1)
- PatentansprücheVerfahren zur direkten Herstellung des Farbstoffs Direktgelb 11 (Colour Index 40 000) in Form stabiler, konzentrierter Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Natriumhydroxidlösung bei einer Temperatur von 40 bis 900C auf eine Lösung einwirken läßt, die 4-Nitro-toluol-2-sulfonsäure, eines oder mehrere Alkanolamine und einen oder mehrere Alkohole mit einer Ätheroxidgruppe oder einer zweiten Alkoholgruppe enthält, dann das Natriumhydroxid mit Schwefelsäure neutralisiert und das in dieser Weise gebildete Natriumsulfat durch Filtration abtrennt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man pro 100 Gew.-Teile 4-Nitrotoluol-2-sulfonsäure 180 bis 400 Gew.-Teile eines oder mehrerer Alkohole, 70 bis 150 Gew.-Teile eines oder mehrerer Alkanolamine und 200 bis 300 Gew.-Teile Natriumhydroxid in wäßriger Lösung verwendet.3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man eine technische 4-Nitro-toluol-2-sulfonsäure verwendet, die pro 100 Gew.-Teile Säure bis zu 20 Gew.-Teile Schwefelsäure und bis zu 60 Gew,-Teile Wasser enthält.130067/06284. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in Abhängigkeit von der Temperatur eine Reaktionszeit von einer halben Stunde bis zu 4 Stunden anwendet.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkohol Äthandiol oder Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Monoäthy lenglykolme thy lather, Monoäthylenglykoläthylather, Diäthylenglykolmethylather, Diäthylenglykoläthylather oder Mischungen dieser Alkohole verwendet.6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Al- kanolamin Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Triethanolamin oder Mischungen aus diesen Alkanolaminen einsetzt.7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine A- Nitro-toluol-2-sulfonsäure, die pro 1oo Gew.-Teile der Säure ο bis 15 Gew.-Teile Schwefelsäure und ο bis 4o Gew.-Teile Wasser enthält, in Lösung in 23o bis 35o Gew.-Teilen Diäthylenglykolmethyläther oder einer Alkoholmischung, die mindestens 6o % Diäthylenglykolmethyläther enthält, und 7o bis 12o Gew.-Teilen Triäthanolamin oder einer Mischung aus Monoäthanolamin, Diäthanolamin und Triäthanol-2587.C 130067/0628amin, die mindestens 9o % Triäthanolamin enthält, verwendet.8. Konzentrierte Lösungen erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis9. Verwendung der konzentrierten Lösungen nach Anspruch 8 zum Färben von Cellulosematerialien und Leder.2587.C.130067/0028
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