TWI251613B - Preparation of aqueous alkaline solutions of reduced indigoid dyes - Google Patents

Description

1251613 坎、發明說明： 本發明係關於-種製備自5至60重量％強度之還原靛類 染料之含水鹼性溶液之方法。 梭潁术料尤其靛監本身及其溴衍生物，例如亮競藍是熟 、的甕k料，其係用於纖維性織物材料之染色。競藍對藍 色丁尼（denim)物件之棉質經向條花紗線的染色特別重要。 术色時，首先必須將水不溶性染料還原（甕染”以轉化成 具有纖維親和性之水溶性無色狀，待其附著於欲染色之材 料上後’接著將其氧化回水不溶性甕染顏料。 在热知的叙藍染色法中，靛藍係在染料浴之容器上流處 利用作為還原劑之連二亞硫酸鈉（連二亞硫酸鹽）於鹼性介 質中予以還原。此方法通常產生8重量％強度之無色靛藍溶 液’且染料房廢水包括大量的硫酸鹽及亞硫酸鹽。 為避免這些缺點，發展出一種使用以催化氫化作用產生 的無色競藍進行之染色法（WO-A-94/231 14)。如先前的德國 專利申請案第198 3 1 291 · 1號中所述，可利用催化氫化作用 與特定的處理對策以製造具有至多55重量％之無色靛藍含 量之無色靛藍溶液。 WO-A-90/1 51 82、95/07374 及 96/32445揭示在非常稀釋的 溶液中（至多0.5重量％強度），於大量調節劑之存在下（以靛 藍量為基礎，4.5重量％之鐵）之靛藍的電化學還原作用。 本發明的目的在於提供方便用於染色之更濃縮的靛類染 料溶液。 吾等已發現一種製備自約5至60重量％之還原競類染料

O:\63\63947-920618.DOC 1251613 含水驗性溶液之方法可達成此目的，該方法包含在調節劑 之存在下’以電化學方式還原該靛染料。 調節劑可為任何用於電化學性染料還原作用之氧化還原 系統。 例子為以酗型化合物為基底之調節劑（如蒽醌磺酸及羥 基恩醌，例如，1，2_二㈣.9，1〇_Ε&υ及㈣亞胺與三亞胺 為基底之調節劑，以及以過渡金屬錯合鹽為基底之調節劑。 在過渡金屬錯合鹽中’以鐵（II/III)錯合鹽特別重要。 特別適合的錯合劑實例是三乙醇胺、三異丙醇胺及N_二 (幾乙基）甘氨酸及德國專利申請帛第DE-A-43 2〇 867號所 述之的脂肪族羥基化合物’纟包括至少兩個能夠配位的羥 基且另外可包括至多兩健基、啦及/或羧基，並中衍生 自糖的連結化合物特別有利。尤其是以下的實例較佳： -二-及多元醇，如乙二醇、二甘醇、異戊四醇、2 % 二羥基]，4-二噪燒，尤其是糖醇，如甘油、赤薄醇、己梦 ^如甘露醇、衛矛醇（duleitGl)、山梨醇及半乳糖醇； —二·多㈣，如甘、祕、丙糖還原糖，尤其是糖（酸 搪），如甘露糖、半乳糖及葡萄糖； 糖蜜； 观付別是糖（酮糖），如果糖； 及多糖類’如声：換、火^:輪 ΙΑζ 厥楯麥牙糖、礼糖、纖維二糖 如葡糖酸、七葡糖酸、半乳糖酸及壞血酸； --及多羥基二羧酸，如馬來酸，特別是糖酸，女 〇：\63\63947-92〇618d〇c 1251613 萄糖二酸、甘露糖二酸及半乳糖二酸； - 三藉基幾酸，如檸檬酸。 應瞭解’錯合劑之混合物，亦可使用。 特定之例子係糖（尤其是葡糖酸及特別是七葡糖酸）及其 酯、内酯及鹽衍生之單幾酸。 在鐵（II/III)三乙醇胺錯合物的實例中，錯合劑與鐵陽離 子之莫耳比通常係於15:1至5:1的範園内，在具有德國專利 申請案第DE.A-43 20 867號所述之錯合劑（尤其是七葡糖酸) 之錯合物實例巾，通常係於3:1至〇.5:1之範圍$，尤其係於 1·5:1至〇.5:1之範圍内。 、鐵（Π/ΠΙ)複合物鹽可藉鐵（„)或（111)鹽（如硫酸鐵、乙酸鐵 或較佳為氯化鐵）與複合劑或其任何鹽於水之存在下混合 而製備。起始化合物可呈固態或水溶液形式。若使用鐵⑽ 鹽，該鐵（m)較佳係於電解開始時還原成活性 合 物。 在本發明方法中較佳係使用呈鹼性溶液形式之自約⑻ 重量％強度之調節劑。 Y人驚母地，本發明的方法僅f比上述電化學染料還原 作用万去-著更少量之調節劑，即可還原靛類染料。例如， 士每分子轉移一個電子之調節劑實例中，_使用以每 #木料计自0.003至〇.〇8莫耳範圍之調節劑，較佳係自 0.008至〇·〇5莫耳之範圍。 j少量的調節劑（若有影響）對還原染料溶解度僅具極小 ❼曰因此’無需從己製備之無色染料溶液中移除調節劑。

O:\63\63947-920618.DOC 1251613 …f本發明的方法中，有利地是僅將一部份欲還原的總染 料里預進料至電解電池中，並在還原期間每次加入少許剩 餘的染料（粉末狀或糊狀）。但是，在開啟電流之前沒有必要 開始添加染料。這使得可以製備甚至高濃縮的無色染料溶 液（尤其是>2G重量％強度之無色教溶液），而無任何問題發 生’此對於使用還原劑（如連二亞硫酸鹽）或藉由氫化作用進 行之方法而言是不可能的。 由於黏度因素，特別有利的是電解浴中的未堯染染料濃 度不超過25重量％，尤其是不超過2〇重量％。 如果使用碳或石墨毛氈陰極時（彼等允許特別高的電流 率），則建議進-步降低電解浴中的固體含量（及維持儘可能 的低含量），以避免電極材料的窒塞及機械性損傷。 薇還原染料係溶解於含水鹼性介質中，而呈無色鹽之形 式。在以一種鹼金屬氫氧化物作為鹼之存在下，高達“重 量％之無色靛溶液係屬安定的。在高達8〇。〇下，此對於高 達4〇重量％之溶液而言乃屬事實。 為了維持該還原染料在相對高濃度下（通常>2〇重量叫及 甚至在室溫下於安定溶液中，建議將該還原染料轉化成一 混合型驗金屬鹽。因此，用於更濃縮的溶液之驗較佳係至 少兩種鹼金屬氫氧化物之混合物，且其中沒有任何一種鹼 金屬氫氧化物係超過70莫耳％。 杈佳 < 鹼金屬氫氧化物係氫氧化鋰、氫氧化鈉及氫氧化 卸’彼等可以全部存在而成種三成份混合物或各自構成雙 組份形式，其中以氫氧化鈉與氯氧化鉀的混合物例子特佳^

O:\63\63 947-920618 .DOC 1251613 在兩種驗金屬氫氧化物之混合物中，兩者間之莫耳比係 在自2:1至1:2之範圍内，自1·5:1至之範圍内特佳，約 1:1最佳。 進一步之建議係使電解質之過量最小化，以避免任何溶 解的無色染料之鹽析。 / 八因此，通常使用以每莫耳無色染料計自12至2莫耳之鹼 金屬量，尤其是鹼金屬氫氧化物混合物，較佳係自丨.4至18 莫耳’特別是約1 · 5莫耳。 本毛月方法通常係在自丨〇至8〇它下進行。較高的溫度 (>40°C)不僅會增加還原速度，也會增加還原染料的溶解 度因此，驗金屬氫氧化物混合物之使用及避免電解質之 過量將會在40-6(TC下產生自50至55重量％強度及在6〇_8〇 C下產生自55至60重量％強度的無色靛藍溶液，而無任何 結晶傾向。 本發明方法可利用 WO-A_90/1 5182、95/07374 及 96/32445 所揭示之電解池進行。 本無明之方法有用於生產所有靛類染料之濃縮無色鹽溶 液，例如，靛藍本身，單_、二_、三及四溴-及/或氯化·靛 監及硫代教藍及其衍生物。 本發明之方法較佳係用以製造自15至45重量％強度的無 色染料溶液，特別是自20至30重量％強度的無色染料溶 液’相關之無色靛藍溶液是特別感興趣的。 根據本發明獲得的無色染料溶液可有利地用於所有染色 去中的叙藍染色之入色，例如，紗線染色、排氣染色、衣

O:\63\63947-920618.DOC -10 - 1251613 物染色。 實施例 利用WO-A-96/32445所述之電解池製備20重量％強度的 還原靛藍溶液，該電解池係以Nafion®膜分隔，且具有陽梅 及陰極循環，陽極（200毫米X 1〇〇毫米X3毫米，2平方公人 的平坦表面積）係由RA4 1.457 (不銹鋼）所組成，陰極（相门 尺寸）係由碳毛氈所組成。安裝可以伏特計方式測量陰柄兩 位之Ag/AgCl參考電極。經由鉑測量電極測量在溶液 / t的電 位。 使用以下的組份製備1公升的調節劑： 53·6公克（0.33莫耳）之氯化鐵（III)， 89公克（0·36莫耳）之七葡糖酸鈉， 786公克（786莫耳）之蒸餾水， 53公克（35毫升）之50重量。/〇強度之氫氧化鈉溶液， 73公克（49毫升）之50重量％強度之氫氧化納。 採用以下的步騾··將氯化鐵（111)與七葡糖酸鈉攪拌石 中。於以鹽之溶解使溶液pH維持在3至5範圍内的期、土水 加入足夠的鹼。一旦完成溶液，每次添加少"已 、 巧剩餘鹼。 已配置好之溶液之pH是1 0.6。 以進行還原 將以下同時引入電解池的陰極間及陽極間 作用： 924毫升之蒸餾水， 50毫升之調節劑溶液， 90毫升之50重量％強度之氫氧化鈉溶液， O:\63\63947-920618.DOC ' 11 - 1251613 126毫升之50重量％強度之氫氧化鈉溶液。 在6安培之固定電解電流下，每10分鐘將另外的4.3公克 靛藍粉末加入陰極間，共經11小時40分鐘之時間。 在靛藍的還原作用之後，伏特計指示-85 0毫伏特之電位。 獲得1.5公斤的20重量％強度之含水無色靛藍溶液，其 具有1.12公克/毫升之密度。電流率是88%。 O:\63\63947-920618.DOC -12-

Claims (1)

1251613 第089107687號專利申請案 中文申凊專利範圍替換本(93 拾、申叫專利範圍 年3月）f年月

1 · 種製備自5至60重量％之還原靛類染料含水鹼性溶液 足万法，其包含在鹼及一為氧化還原系統的調節劑之 存在下’以電化學方式還原該靛類染料，其中該欲還 原义染料並非全部一次預進料完畢，而係每次添加少 許。 2·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該調節劑係一鐵 錯合鹽。 3. 根據申叫專利範圍第1或2項之方法，其中，以每分子 轉私一個電子之調節劑為基礎，係使用以每莫耳染料 汁自0.003至〇·〇8莫耳之調節劑。 4. 5· 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中所使用之驗 係至少二種鹼金屬氫氧化物之混合物，其中沒有任何 種驗金屬氫氧化物係超過7〇莫耳％。 _申請專利範圍第⑷项之方法，其中係使用以每 莫耳染料計從1·2至2莫耳之驗。 6· 根據申請專利範圍第〗或2項之方法 10至80°c下進行。 其中該還原係於 .根據申請專利範圍第1戋 飞2項炙万法，其係用以劁也 自15至45重量％強度之無色靛藍溶液。