一、技术领域
本发明涉及一种分散翠蓝染料化合物、蓝至黑色分散染料组合物、染料制品及其在疏水性纤维材料的染色或印花中的应用。
二、技术背景
如今，含氨纶弹力织物在国内外市场上十分流行。这类产品具有较高的弹性和优良的回弹性能，手感柔软、穿着舒适，易吸汗且不会产生静电等优点。涤/氨弹力织物染色主要采用分散染料，由于很多分散染料对氨纶的亲和力高、可染性好，因此分散染料对氨纶的沾染严重。在牢度测试时，氨纶上沾染的分散染料很容易从纤维中迁移出来，影响涤纶/氨纶纺织品的湿处理牢度。很多分散染料在涤纶上具有良好的耐摩擦、耐洗和耐光色牢度，但在氨纶上的牢度只能达到中等水平，从而使得对色牢度要求高的产品在染色加工中存在较大的问题。
三、
技术实现要素：
本发明的第一个目的在于提供一种高牢度的分散翠蓝染料化合物。
本发明的第二个目的在于提供一种含有所述分散翠蓝染料化合物的蓝至黑色分散染料组合物。
本发明的第三个目的在于提供一种含有分散翠蓝染料化合物的蓝至黑色分散染料制品。
本发明的第四个目的在于提供所述分散翠蓝染料化合物、蓝至黑色分散染料组合物、蓝至黑色分散染料制品在疏水性纤维材料染色或印花中的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种染料化合物，其结构如式(ⅰ)所示：
式(ⅰ)中：
r1为c1～c4烷基、羟基或c1～c4的烷酰氨基；
r2为氢或c1～c4烷氧基；
r3、r4各自独立为c1～c4烷基、苄基、-ch2cooch3、-ch2ococh3、-c2h4ococh3。
式(i)中，所述的c1～c4烷基可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等，所述的c1～c4烷氧基可以是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基等，所述的c1～c4的烷酰氨基可以是甲酰氨基、乙酰氨基、正丙酰氨基、异丙酰氨基、正丁酰氨基、异丁酰氨基、叔丁酰氨基等。
进一步，r1优选为乙酰氨基或甲基。
进一步，r2优选为氢或甲氧基。
进一步，本发明所述的染料化合物的优选结构如下：
本发明具体提供了一种制备所述染料化合物的方法，包括如下步骤：
(1)将对硝基苯胺进行重氮化反应后得到重氮盐a；
(2)将2-氨基-3-氰基噻吩与步骤(1)中的重氮盐a进行偶合，得到偶合产物5-对硝基苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩；
(3)将步骤(2)中的偶合产物5-对硝基苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩进行重氮化反应后得到重氮盐b；
(4)将步骤(3)中的重氮盐b与式(v)化合物进行偶合反应，得到染料化合物(ⅰ)；
r1～r4的定义同上。
进一步，所述步骤(1)优选按照如下操作：
将对硝基苯胺、盐酸加水搅拌均匀，室温打浆过夜(或升温至65-70℃，搅拌20～60min)，得到对硝基苯胺溶液；将物料降温至0-5℃，将亚硝酸钠溶液一次性倒入反应体系中，用淀粉ki试纸检验亚硝酸钠是否过量(即碘化钾试纸是否显蓝色)，保温搅拌反应1～3h，用氨基试剂判断反应终点(即氨基试剂和重氮液两者的润圈相遇时不变色)，重氮终点到后，用氨基磺酸消除过量的亚硝酸钠，重氮盐a保存备用。其中，对硝基苯胺与盐酸、亚硝酸钠的摩尔比为1:2.5～4:1～1.1，优选为1:2.5～3.5:1.01～1.05。本发明推荐通过加入冰水的方式将物料降温至0-5℃，冰水的用量推荐为每0.1mol对硝基苯胺消耗冰水160～190g，根据实际水温和反应温度，可适当调节冰的用量。
进一步，所述步骤(2)优选按照如下操作：
将2-氨基-3-氰基噻吩、乙醇加水搅拌20～60min，降温至0-5℃，调节ph为1.5～2.5，然后加入步骤(1)中的重氮盐a，保温反应1～3h，静置后抽滤即得偶合产物5-对硝基苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩。其中，对硝基苯胺与2-氨基-3-氰基噻吩的摩尔比为1:0.88～1，优选1:0.9～0.95。2-氨基-3-氰基噻吩与乙醇的摩尔比为1:2.5～4，优选1:2.8～3.6。本发明推荐通过加入冰水的方式将物料降温至0-5℃，冰水的用量推荐为每0.1mol对硝基苯胺消耗冰水50～80g，根据实际水温和反应温度，可适当调节冰的用量。
进一步，所述步骤(3)优选按照如下操作：
将5-对硝基苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩、硫酸、醋酸一起搅拌过夜，使其充分溶解，再将反应体系降温到0-5℃，缓慢滴加入亚硝酰硫酸溶液，保温反应3～5小时即得重氮盐b。其中，5-对硝基苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩与硫酸、醋酸、亚硝酰硫酸的摩尔比为1:5～14:20～27:1～2.5，优选1:5.5～7:23～26:1.8～2.2。
进一步，所述步骤(4)优选按照如下操作：
将式(v)化合物、硫酸、平平加一起加水搅拌0.5～2h，降温至0-5℃，再加入冰，于20～60min内将重氮盐b缓慢滴加到上述反应体系中，保温搅拌3～5h，然后将体系升温到40～60℃转晶反应2～4h，抽滤后得到翠蓝分散染料化合物(ⅰ)。其中，5-苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩与式(v)化合物的摩尔比为1:0.88～1.3，优选1:0.9～1.2。式(v)化合物与硫酸的摩尔比为1:0.9～1.2，优选1:1～1.1。平平加的用量为每0.1mol式(v)化合物消耗约1-3g平平加。
本发明还提供了一种蓝至黑色分散染料组合物，该组合物包括组分a和组分b，所述的组分a选自式(ⅰ)所示化合物中的至少一种，所述的组分b选自式(ⅱ)所示化合物中的至少一种，两者可以任意比例拼混：
式(ⅰ)中，r1～r4的定义同上；
式(ⅱ)中：
x1为cl或br；
r5、r6各自独立为c1～c4烷基；
r7、r8各自独立为-ch2cook1或-c2h4cook2，其中k1、k2各自独立为c1～c4烷基。
进一步，基于所述的组分a和组分b，组分a的质量百分含量为10～90％，组分b的质量百分含量为10～90％。
进一步，所述的蓝至黑色分散染料组合物由组分a和组分b组成。
进一步，所述染料组分a优选为上式(ⅰ-1)～(ⅰ-6)所示的染料化合物中的一种或两种以上的混合物。
式(ii)中，所述的c1～c4烷基可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等。
进一步，r5、r6各自独立优选为甲基或乙基；
进一步，r7、r8各自独立为-ch2cook1或-c2h4cook2，其中k1、k2各自独立优选甲基或乙基。
更进一步，所述染料组分b优选为下式(ⅱ-1)～(ⅱ-4)所示的染料化合物中的一种或两种以上的混合物：
进一步，本发明所述的蓝至黑色分散染料组合物，还包括组分c和/或组分d，所述的组分c选自式(ⅲ)所示化合物中的至少一种，所述的组分d选自式(ⅳ)所示化合物中的至少一种，基于所述的组分a、组分b、组分c和组分d，组分a的重量份为1～30，组分b的重量份为35～80，组分c的重量份为0～35，组分d的重量份为0～25，且组分c、组分d的含量不同时为0：
式(ⅲ)中：
x2、x3各自独立为氢、卤素、硝基、c1～c4烷氧基、-cooc2h4oc2h4och3、-so2-ph或-ch2o-ph，其中ph为苯基；
r9为c1～c4烷基；
式(ⅳ)中：
x4、x5各自独立为氢、卤素或氰基；
r10为氢、c1～c4烷基或乙酰氨基；
r11为c1～c4烷基或苄基。
更进一步，基于所述的染料组分a、b、c、d之总重，其中染料组分a的重量百分含量为1-30％(优选5-30％)，染料组分b的重量百分含量为35-80％(优选40-80％)，染料组分c的重量百分含量为0-35％(优选0-30％)，染料组分d的重量百分含量为0-25％(优选0-20％)，且组分c、组分d的重量百分含量不同时为0。
更进一步，所述的蓝至黑色分散染料组合物由组分a和组分b，以及组分c和/或组分d组成。
式(iii)或式(iv)中，所述的c1～c4烷基可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等，所述的c1～c4烷氧基可以是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基等。
进一步，r9优选为甲基或乙基。
进一步，卤素优选cl或br。
更进一步，所述染料组分c优选为式(ⅲ-1)～(ⅲ-11)所示的染料化合物中的一种或两种以上的混合物：
更进一步，所述染料组分d优选为式(ⅳ-1)～(ⅳ-8)所示的染料化合物中的一种或两种以上的混合物：
再更进一步，本发明所述的分散深蓝至黑色染料组合物，染料组分a为式(ⅰ-4)、(ⅰ-5)所示的染料化合物中的至少一种，染料组分b为式(ⅱ-1)、(ⅱ-2)所示的染料化合物中的至少一种，染料组分c是式(ⅲ-1)～(ⅲ-6)所示的染料化合物中的至少一种，染料组分d为式(ⅳ-1)所示的染料化合物。
作为特别优选的，本发明所述的分散深蓝至黑色染料组合物由组分a、组分b组成，其中：
组分a为式(ⅰ-1)～(ⅰ-6)中至少一种；
组分b为式(ⅱ-1)～(ⅱ-4)中的至少一种；
基于所述的组分a、b之总重，组分a的百分含量为10～90％，组分b的百分含量为10～90％。
或者，特别优选地，本发明所述的分散深蓝至黑色染料组合物由组分a、组分b以及组分c和/或组分d组成，其中：
组分a为式(ⅰ-1)～(ⅰ-6)中至少一种；
组分b为式(ⅱ-1)～(ⅱ-4)中的至少一种；
组分c为式(ⅲ-1)～(ⅲ-11)中的至少一种；
组分d为式(ⅳ-1)～(ⅳ-8)中的至少一种；
基于所述的染料组分a、b、c、d之总重，其中染料组分a的重量百分含量为1-30％(优选5-30％)，染料组分b的重量百分含量为35-80％(优选40-80％)，染料组分c的重量百分含量为0-35％(优选0-30％)，染料组分d的重量百分含量为0-25％(优选0-20％)，且组分c、组分d不同时为0。
本发明所述的蓝至黑色分散染料组合物，作为商品出售或应用于纺织材料着色时，通常还需要加入助剂进行后处理。因此，本发明还提供了一种蓝至黑色分散染料制品，其含有所述的蓝至黑色分散染料组合物和助剂，助剂和分散染料组合物的重量之比为0.2～5:1。优选的，所述的蓝至黑色分散染料制品由所述的蓝至黑色分散染料组合物和助剂组成。所述的助剂为分散染料复配时常用的分散剂、扩散剂及其它表面活性剂等，优选自下列之一或其中两种以上的混合物：木质素磺酸盐(木质素85a、木质素83a等)、烷基萘磺酸甲醛缩合物(如甲基萘磺酸甲醛缩合物(分散剂mf))、萘磺酸甲醛缩合物(扩散剂nno)、苄基萘磺酸甲醛缩合物(扩散剂cnf)等。
本发明所述的蓝至黑色分散染料制品的制备方法如下：将组成蓝至黑色分散染料组合物的染料单体化合物(原染料)按配比混合后，在助剂、水的存在下用砂磨机或研磨机等粉碎机进行微粒子化；另外也可将染料单体化合物分别在助剂、水的存在下用砂磨机或研磨机等粉碎机进行微粒子化处理后按比例进行混合。本发明所述的蓝至黑色分散染料制品，用砂磨机或研磨机研磨后为液状，喷雾干燥后可为粉状、颗粒状，这是本领域技术人员公知的制备方法，由于喷雾干燥过程中不可能将水分100％的脱除，因此即便是粉状或颗粒状的染料制品中，仍允许存在一定量的水分，优选不超过染料制品总重的10％。
另外，需要说明的是，染料制品应用于纺织纤维的印染时，对染色效果的提升做出贡献的技术特征在于该制品中所含有的染料组分及比例。
本发明所述的分散翠蓝染料化合物及分散深蓝至黑色染料组合物，还允许与其他染料进一步复配增效制成新的组合物，或者加入其他红色、蓝色或橙色等调色组分。
本发明中，式(ii)、(ⅲ)、(ⅳ)所示的染料化合物可方便地按本领域技术人员熟知的方式合成，也可以参照专利cn1208057、gb2034734、cn101522816中介绍的方法或类似的方法制备，也可以采用市售商品。
利用本发明的染料组合物制成的染料，可按行业内惯用方式对疏水性纤维材料(如聚酯及其混纺交织物)进行染色，如采用普通浸染法或高温高压染色法进行染色，也可用于直接印花。其中，普通浸染法如将疏水性纤维材料进行预处理，放入染缸中进行浸染，染毕，冷水清洗至中性，绞干，再进行还原清洗，烘干；直接印花如将织物进行染前处理，烘干，定形，在印花机上印分散染料色浆，再进行蒸化，利用汽蒸方式使织物上的染料固色，最后水洗，拉幅定型。
本发明还提供了所述染料化合物(i)在疏水性纤维材料尤其是聚酯及其混纺织物的染色或印花中的应用，所述应用包括将染料化合物(i)单独应用或者将其与其他染料复配制成组合物再进行应用。
本发明还提供了所述分散染料组合物和染料制品在疏水性纤维材料尤其是聚酯及其混纺织物的染色或印花中的应用。
本发明提供的分散翠蓝染料化合物以及蓝至黑色分散染料组合物和染料制品，应用于疏水性纤维材料染色时，具有提升力好以及耐摩擦、耐水洗和耐升华牢度优异等特点。
四、附图说明
图1是提升力比较图。
五、具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
1、一次重氮
在500ml烧杯中加入90.9％对硝基苯胺15.2g(0.1mol)，31％的盐酸35.3g(0.3mol)，水91g，搅拌均匀，升温至65-70℃，反应30min，待对硝基苯胺基本全溶。换冰浴，再加冰91g，使物料骤冷至0-5℃，将事先配好的30％的亚硝酸钠溶液24.63g(0.107mol)一次性倒入反应体系中，用淀粉ki试纸检测亚硝酸微过量，在温度0-5℃下，搅拌反应1.5h，用氨基试剂判断反应终点(即氨基试剂和重氮液两者的润圈相遇时不变色)。加入氨基磺酸0.5g消去过量的亚硝酰硫酸，得对硝基苯胺重氮盐备用。
2、一次偶合
称取98％的2-氨基-3-氰基噻吩11.5g(0.091mol)放入500ml的烧杯中，向内加入70g水和95％的乙醇14.5g(0.3mol)，搅拌30min，将反应体系冷却到0-5℃，用盐酸调ph＝2，向内倾倒入上一步的对硝基苯胺重氮盐，保温反应2h。静置后抽滤即得偶合产物5-对硝基苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩。
3、二次重氮
称取98％的硫酸60.77g(0.61mol)和100％的醋酸151.97g(2.53mol)加入到500ml的四口瓶中，称取85％的5-对硝基苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩32.12g(0.1mol)缓慢加入到四口瓶中，搅拌过夜，使其充分溶解，再将反应体系降温到0-5℃，缓慢滴加入15.6％的亚硝酰硫酸88.46g(0.2mol)。保温反应4h即得5-苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩重氮盐。
4、二次偶合
将385g水和98％的硫酸12.31g(0.12mol)加入到1000ml的烧杯中，称取80％的n-乙基-n-甲氧基羰基甲基-3-乙酰氨基苯胺36.08g(0.115mol)缓慢加入到烧杯中，加入0.5g平平加，搅拌1h，然后将体系降温到0-5℃。往烧杯中加入385g冰，将上步制得的5-对硝基苯基偶氮-3-氰基-2-氨基噻吩重氮盐于30min内缓慢加入烧杯中，保温搅拌4h，然后将体系升温到50℃转晶反应2h，抽滤所得固体即为式(ⅰ-5)化合物，在dmf溶液中λmax为635nm。
实施例2～6：
根据实施例1中的制备方法，采用不同的偶合组分制备，可分别制得下表1中所示结构的染料化合物：
表1
实施例7：
将82克式(i-1)化合物，150克的分散剂mf，加200克水混拼后，研磨分散，喷雾干燥，即得成品，该成品能提供织物翠蓝色色调。
实施例8：
将100克式(i-2)化合物，50克的分散剂mf，100克扩散剂nno，加200克水混拼后，研磨分散，喷雾干燥，即得成品，该成品能提供织物翠蓝色色调。
实施例9：
将15.5克式(i-4)化合物，56.8克式(ii-1)化合物，11.4克式(ⅲ-1)化合物，12.8克式(ⅲ-3)化合物，3.5克式(ⅳ-1)化合物，250克的分散剂mf，加200克水混拼后，研磨分散，喷雾干燥，即得成品，该成品能提供织物黑色色调。
实施例10～45：
按照实施例9所述的方法，不同的是采用表2中组分a、组分b、组分c、组分d的重量比以及助剂，加水拼混后制成浆液，控制浆液的含固量为35～45％为宜，研磨分散，干燥，制得成品，能提供给织物均匀而牢度性能良好的深蓝色至黑色色调。表1中的85a、83a分别为木质素85a、木质素83a。
表2
对比例1：
按照专利jp58096655中实施例9的方法，制备如下分散翠蓝染料化合物：
对比例2：
按照专利gb2114144中实施例8-3的方法，制备如下分散翠蓝染料化合物：
对比例3：
按照专利gb2114144中实施例8-8的方法，制备如下分散翠蓝染料化合物：
对比例4：
按照专利jp57109860中实施例6的方法，制备如下分散翠蓝染料化合物：
对比例5：
按照专利gb2122652中(ⅰ-10)的结构，制备如下分散翠蓝染料化合物：
对比例6：
将专利cn105602283a中实施例1得到的复配染料作为对比例6；
染色实施例1：
将上述实施例1～6、对比例1-5中制得的分散染料，按照实施例7所述的方法进行商品化，采用常规高温高压染色法处理涤纶/氨纶交织物，处理过程中，控制染色深度(o.w.f)4.0％，浴比1∶40，调染浴ph值4～5，室温入染，以1℃/min升温至130℃，保温45min，按常法还原净洗、水洗、干燥，冷却到70℃取出。观察样布色光，采用国际标准iso105-x12、iso105-c10、iso105-x11分别测试其耐摩擦、耐水洗、耐升华色牢度，能提供给织物均匀而牢度性能良好的翠蓝色，结果见下表3：
表3
染色实施例2：
采用实施例9～45、对比例6中制备的染料，按照上述染色实施例1中所描述的方法，不同的是，控制染色深度(o.w.f)6.0％进行染色，同样可得到染色性能优异的深蓝至黑色织物，具体见表4：
表4
将本发明中实施例9、实施例11和对比实施例6中制得的复合分散染料按照染色应用1的方法分别进行不同染色深度染色，染色深度分别为2％、4％、6％、8％、10％、12％。按照gb/t2397-2012标准测试其提升力，所得提升力结果如图1所示。
由图1可知，本发明所述的分散翠兰化合物及分散深蓝至黑色染料组合物不仅水洗牢度、升华牢度、摩擦牢度等各项牢度性能优异，而且分散深蓝至黑色染料组合物比对比例6的分散黑染料的提升性更好。