一种高耐碱性和鲜艳度分散染料及其制备方法和应用

1.本发明涉及一种高耐碱性和鲜艳度分散染料及其制备方法和应用，属于精细化工技术领域。


背景技术：

2.近十几年来，能源短缺和环境污染问题日趋突出，同时国际纺织品市场竞争更加激烈，要求加工效率高和加工成本低等，进一步推动了世界各国对前处理染色一浴一步法工艺的研究和开发，而且在所用织物、染料、工艺甚至助剂方面都有一定的拓展，这充分说明前处理、染色一浴一步法是现代织物染整加工的发展趋势之一。
3.耐碱型分散染料可以实现涤纶织物预处理染色一浴法，且着色织物具有手感柔软、匀染性好和疵点少等优点，同时减少了水资源的消耗和印染废水排放，促进印染行业可持续发展。然而，纵观目前产业化的耐碱型分散染料，大多数结构为偶氮类染料，普遍存在耐碱稳定性较低和鲜艳度不高的问题，应用范围受到一定的限制。


技术实现要素：

4.[技术问题]
[0005]
分散染料普遍存在耐碱稳定性较低和鲜艳度不高的问题。
[0006]
[技术方案]
[0007]
为了解决上述问题，本发明通过利用溴氨酸与含氟苯磺酰胺发生缩合反应，在染料结构中引入氟原子，利用氟原子与染料结构中的氢原子之间形成分子间/分子内氢键来提高相邻染料分子间的作用力，阻碍亲核试剂对易水解基团的进攻，从而达到提高染料耐碱稳定性的目的。同时通过在蒽醌母体结构中引入强吸电子性的含氟基团，进一步提高了染料的鲜艳度。
[0008]
本发明制备得到的分散染料解决了“现有的耐碱型分散染料可以在7≤ph≤14条件下应用，但碱剂只能为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、磷酸二氢钠或磷酸氢二钠等而不能为强碱naoh”的问题，能达到在涤纶织物前处理和一浴染色法中的应用的要求。
[0009]
本发明的第一个目的是提供一种高耐碱性和鲜艳度分散染料，其结构式如下式ⅰ：
[0010][0011]
其中，r1和r4为-cf3，其它均为-h；
[0012]
或，r1、r2和r3为-f，其它均为-h；
[0013]
或，r1和r2为-f，其它均为-h；
[0014]
或，r1为-br，r4为-f，其它均为-h；
[0015]
或，r2为-ochf2，其它均为-h；
[0016]
或，r2为-f，其它均为-h；
[0017]
或，r1为-ch3，r4为-f，其它均为-h；
[0018]
或，r2为-cl，r4为-cf3，其它均为-h；
[0019]
或，r1为-f，r4为-ch2cl，其它均为-h；
[0020]
或，r2为-br，r3为-cf3，其它均为-h；
[0021]
或，r2为-cf3，其它均为-h。
[0022]
本发明的第二个目的是提供一种制备高耐碱性和鲜艳度分散染料的方法，所述的方法是先对溴氨酸进行预处理，之后在催化剂作用下与含氟苯磺酰胺发生缩合反应，然后再在碱性条件下与甲醇发生甲基化反应，制备得到含氟耐碱分散染料滤饼，最后在含氟耐碱分散染料滤饼中添加高温型分散剂，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料。
[0023]
在本发明的一种实施方式中，所述的制备高耐碱性和鲜艳度分散染料的方法，包括如下步骤：
[0024]
(1)缩合反应：
[0025]
将水和溴氨酸混合，升温至85℃，搅拌至完全溶解，过滤并收集滤液，得到预处理后的溴氨酸水溶液；之后将预处理后的溴氨酸水溶液、含氟苯磺酰胺、硫酸铜和硫酸钾混合，在90～110℃下进行缩合反应10～24h，然后冷却至30～40℃，过滤，洗至中性，再水洗，干燥，得到溴氨酸-含氟苯磺酰胺缩合物；
[0026]
(2)甲氧基化反应：
[0027]
在甲醇、氢氧化钾、二甲亚砜和溴氨酸-含氟苯磺酰胺缩合物混合，在50～100℃下进行甲氧基化反应4～8h；反应结束后采用盐酸中和至ph值为5，过滤，洗至中性，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料滤饼；
[0028]
(3)研磨：
[0029]
将高耐碱性和鲜艳度分散染料、高温型分散剂混合均匀，研磨，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料。
[0030]
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的水和溴氨酸的质量比为1：(0.04～0.07)。
[0031]
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的含氟苯磺酰胺与溴氨酸的摩尔比为1：(1.05～1.15)，硫酸铜与含氟苯磺酰胺的质量比为1：(0.02～0.5)，硫酸钾与含氟苯磺酰胺的质量比为(0.1～1.0)：1。
[0032]
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的含氟苯磺酰胺的结构式如式ⅱ：
[0033][0034]
其中各取代基团设置为：
[0035]
r1和r4为-cf3，其它均为-h；
[0036]
或，r1、r2和r3为-f，其它均为-h；
[0037]
或，r1和r2为-f，其它均为-h；
[0038]
或，r1为-br，r4为-f，其它均为-h；
[0039]
或，r2为-ochf2，其它均为-h；
[0040]
或，r2为-f，其它均为-h；
[0041]
或，r1为-ch3，r4为-f，其它均为-h；
[0042]
或，r2为-cl，r4为-cf3，其它均为-h；
[0043]
或，r1为-f，r4为-ch2cl，其它均为-h；
[0044]
或，r2为-br，r3为-cf3，其它均为-h。
[0045]
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的溴氨酸-含氟苯磺酰胺缩合物与甲醇、氢氧化钾、二甲亚砜的质量比为1：(1.8～1.9)：(5.5～6.0)：(8.1～9.0)。
[0046]
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的高温型分散剂为mf、nno、85a、ad-4600、苯乙烯马来酸酐、丙烯酸酯高分子型分散剂或多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型分散剂中的一种或几种.
[0047]
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的高温型分散剂用量、高耐碱性和鲜艳度分散染料的质量比为(0.45～0.85)：1。
[0048]
本发明的第三个目的是本发明所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料在纺织品染色或印花中的应用。
[0049]
在本发明的一种实施方式中，所述的纺织品包括纤维、纱线、绒类织物、机织物、针织物、保暖絮料、填充料、非织造布、工业用传送带、军用服装、军用帐篷、军用睡袋、卫生医疗用品、消防服、保安服、警服中的任意一种。
[0050]
在本发明的一种实施方式中，所述用于纺织品染色的染色体系中naoh含量为0.5
～5g/l或ph值为7～14。
[0051]
本发明的第四个目的是提供一种涤纶一浴染色的方法，所述的方法采用了本发明所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料。
[0052]
本发明的第五个目的是提供一种着色剂，所述的着色剂中含有本发明所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料。
[0053]
[有益效果]
[0054]
(1)本发明采用的蒽醌分散染料色泽鲜艳，发色强度高、各项色牢度性能好，具有较好的深色效应和较高的摩尔消光系数，并具有良好的染色性能。
[0055]
(2)本发明所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料能用于提高耐碱分散染料色泽鲜艳度，同时解决了“现有的耐碱型分散染料可以在7≤ph≤14条件下应用，但碱剂只能为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、磷酸二氢钠或磷酸氢二钠等而不能为强碱naoh”的问题，使该类染料能达到在涤纶织物前处理和一浴染色法中的应用的要求。
附图说明
[0056]
图1为染色的工艺流程，其中(a)为高耐碱性和鲜艳度分散染料能的染色工艺流程；(b)为常规弱酸性染色工艺流程曲线(助剂为1％匀染剂js-603)。
具体实施方式
[0057]
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
[0058]
测试方法：
[0059]
1、结构表征：以氘代dmso为溶剂，采用aduanceⅲ400mhzz全数字化核磁共振波谱仪测试染料的1h-nmr。
[0060]
2、k/s值和彩度值c*：采用ci7800电脑测配色仪测定染色涤纶织物的表观得色量(k/s)和彩度值c*。其中，k/s值根据kubelkae-munk方程计算：
[0061][0062]
式中，k和s是基质的吸收和散射系数，r是染色织物在最大吸收波长处染料的反射率。
[0063]
3、色牢度：
[0064]
水洗牢度：按照gb/t 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测试染色织物的耐皂洗色牢度；
[0065]
摩擦牢度：按照gb/t 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试染色织物的耐摩擦色牢度；
[0066]
升华牢度：按照gb/t 5718—1997《纺织品色牢度试验耐热压色牢度》测试染料的耐升华色牢度。
[0067]
实施例1
[0068]
一种制备高耐碱性和鲜艳度分散染料的方法，包括如下步骤：
[0069]
(1)缩合反应：
[0070]
在三口烧瓶中加入120g水和7.64g(0.02mol)溴氨酸，升温至85℃，搅拌至完全溶解，过滤并收集滤液，得到预处理后的溴氨酸水溶液；将得到预处理后的溴氨酸水溶液、6.45g(0.022mol)2,5-双(三氟甲基)苯磺酰胺、0.64g硫酸铜和3.23g硫酸钾加入到三口烧瓶中，升温至100℃进行缩合反应15h，然后冷却至30～40℃，过滤，滤饼用盐水洗至中性，再用冷水洗，干燥，得到溴氨酸-2,5-双(三氟甲基)苯磺酰胺缩合物；
[0071]
(2)甲氧基化反应：
[0072]
在三口烧瓶中加入9.44g甲醇、30.6氢氧化钾，然后加入43.35g二甲亚砜和5.10g(0.01mol)溴氨酸-2,5-双(三氟甲基)苯磺酰胺缩合物，升温至90℃进行甲氧基化反应4h，反应结束后采用盐酸中和至ph值为5，过滤，热水洗至中性，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料滤饼；
[0073]
(3)研磨：
[0074]
称取100g高耐碱性和鲜艳度分散染料滤饼和60g 85a，加水打浆混合均匀后，用研磨机研磨分散，喷雾干燥，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料。
[0075]
得到的高耐碱性和鲜艳度分散染料的结构式如下：
[0076][0077]
具体的合成路线如下：
[0078][0079]
得到的高耐碱性和鲜艳度分散染料的结构表征如下：
[0080]1h-nmr(400mhz,dmso-d6)：11.05(s，1h，nh)；8.30-8.27(t，2h，ar-h)；7.92(s，1h，
ar-h)；7.85,7.83(d，1h，ar-h)；7.79,7.77(d，1h，ar-h)；7.71,7.69(d，1h，ar-h)；7.65,7.63(d，1h，ar-h)；6.58(s，1h，ar-h)；4.82(s，2h，-nh2)；3.84(s，3h，-och3)。
[0081]
实施例2
[0082]
一种制备高耐碱性和鲜艳度分散染料的方法，包括如下步骤：
[0083]
(1)缩合反应：
[0084]
在三口烧瓶中加入120g水和7.64g(0.02mol)溴氨酸，升温至85℃，搅拌至完全溶解，过滤并收集滤液，得到预处理后的溴氨酸水溶液；将得到预处理后的溴氨酸水溶液、6.69g(0.022mol)4-溴-3-三氟甲基苯磺酰胺、3.01g硫酸铜和3.34g硫酸钾加入到三口烧瓶中，升温至100℃进行缩合反应15h，然后冷却至30～40℃，过滤，滤饼用盐水洗至中性，再用冷水洗，干燥，得到溴氨酸-4-溴-3-三氟甲基苯磺酰胺缩合物；
[0085]
(2)甲氧基化反应：
[0086]
在三口烧瓶中加入9.44g甲醇、30.6氢氧化钾，然后加入43.35g二甲亚砜和5.10g(0.01mol)溴氨酸-4-溴-3-三氟甲基苯磺酰胺缩合物，升温至90℃进行甲氧基化反应4h，反应结束后采用盐酸中和至ph值为5，过滤，热水洗至中性，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料滤饼；
[0087]
(3)研磨：
[0088]
称取100g高耐碱性和鲜艳度分散染料滤饼和60g 85a，加水打浆混合均匀后，用研磨机研磨分散，喷雾干燥，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料。
[0089]
得到的高耐碱性和鲜艳度分散染料的结构式如下：
[0090][0091]
具体的合成路线如下：
[0092][0093]
得到的高耐碱性和鲜艳度分散染料的结构表征如下：
[0094]1h-nmr(400mhz,dmso-d6)：11.01(s，1h，nh)；8.32-8.29(t，2h，ar-h)；7.98(s，1h，ar-h)；7.89,7.87(d，1h，ar-h)；7.82,7.80(d，1h，ar-h)；7.75,7.73(d，1h，ar-h)；7.61,7.59(d，1h，ar-h)；6.56(s，1h，ar-h)；4.84(s，2h，-nh2)；3.85(s，3h，-och3)。
[0095]
实施例3
[0096]
一种制备高耐碱性和鲜艳度分散染料的方法，包括如下步骤：
[0097]
(1)缩合反应：
[0098]
在三口烧瓶中加入120g水和7.64g(0.02mol)溴氨酸，升温至85℃，搅拌至完全溶解，过滤并收集滤液，得到预处理后的溴氨酸水溶液；将得到预处理后的溴氨酸水溶液、4.16g(0.022mol)2-甲基-4-氟苯磺酰胺、1.87g硫酸铜和2.08g硫酸钾加入到三口烧瓶中，升温至100℃进行缩合反应15h，然后冷却至30～40℃，过滤，滤饼用盐水洗至中性，再用冷水洗，干燥，得到溴氨酸-2-甲基-4-氟苯磺酰胺缩合物；
[0099]
(2)甲氧基化反应：
[0100]
在三口烧瓶中加入8.90g甲醇、27.49g氢氧化钾，然后加入40.29g二甲亚砜和4.74g(0.01mol)溴氨酸-2-甲基-4-氟苯磺酰胺缩合物，升温至90℃进行甲氧基化反应4h，反应结束后采用盐酸中和至ph值为5，过滤，热水洗至中性，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料滤饼；
[0101]
(3)研磨：
[0102]
称取100g高耐碱性和鲜艳度分散染料滤饼和60g 85a，加水打浆混合均匀后，用研磨机研磨分散，喷雾干燥，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料。
[0103]
得到的高耐碱性和鲜艳度分散染料的结构式如下：
[0104][0105]
具体的合成路线如下：
[0106][0107]
得到的高耐碱性和鲜艳度分散染料的结构表征如下：
[0108]1h-nmr(400mhz,dmso-d6)：11.03(s，1h，nh)；8.27-8.26(t，2h，ar-h)；8.09,8.07(d，1h，ar-h)；7.85,7.83(d，1h，ar-h)；7.65(s，1h，ar-h)；7.49,7.47(d，1h，ar-h)；7.40,7.38(d，1h，ar-h)；6.58(s，1h，ar-h)；4.81(s，2h，-nh2)；3.86(s，3h，-och3)。
[0109]
实施例4
[0110]
一种制备高耐碱性和鲜艳度分散染料的方法，包括如下步骤：
[0111]
(1)缩合反应：
[0112]
在三口烧瓶中加入120g水和7.64g(0.02mol)溴氨酸，升温至85℃，搅拌至完全溶解，过滤并收集滤液，得到预处理后的溴氨酸水溶液；将得到预处理后的溴氨酸水溶液、4.95g(0.022mol)3-三氟甲基苯磺酰胺、2.53g硫酸铜和2.81g硫酸钾加入到三口烧瓶中，升温至100℃进行缩合反应15h，然后冷却至30～40℃，过滤，滤饼用盐水洗至中性，再用冷水洗，干燥，得到溴氨酸-3-三氟甲基苯磺酰胺缩合物；
[0113]
(2)甲氧基化反应：
[0114]
在三口烧瓶中加入9.89g甲醇、30.18g氢氧化钾，然后加入44.24g二甲亚砜和5.11g(0.01mol)溴氨酸-3-三氟甲基苯磺酰胺缩合物，升温至90℃进行甲氧基化反应4h，反
应结束后采用盐酸中和至ph值为5，过滤，热水洗至中性，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料滤饼；
[0115]
(3)研磨：
[0116]
称取100g高耐碱性和鲜艳度分散染料滤饼和60g 85a，加水打浆混合均匀后，用研磨机研磨分散，喷雾干燥，得到所述的高耐碱性和鲜艳度分散染料。
[0117]
得到的高耐碱性和鲜艳度分散染料的结构式如下：
[0118][0119]
具体的合成路线如下：
[0120][0121]
得到的高耐碱性和鲜艳度分散染料的结构表征如下：
[0122]1h-nmr(400mhz,dmso-d6)：11.05(s，1h，nh)；8.25-8.22(t，2h，ar-h)；8.01(s，1h，ar-h)；7.92,7.90(d，1h，ar-h)；7.85,7.82(d，3h，ar-h)；7.51-7.49(t，1h，ar-h)；6.52(s，1h，ar-h)；4.84(s，2h，-nh2)；3.85(s，3h，-och3)。
[0123]
对比例1
[0124]
一种制备分散染料的方法，包括如下步骤：
[0125]
(1)缩合反应：
[0126]
将10.15g(50mmol)间三氟苯甲酰氯和2.23g(10mmol，纯度为98％)1,4-二氨基蒽醌加入至甲苯(80ml)中，保持反应温度为115℃，且回流搅拌3h；反应结束后的混合物倒入正己烷(400ml)中析出红色沉淀；
[0127]
(2)研磨：
[0128]
将100g红色沉淀和60g85a，加水打浆混合均匀后，用研磨机研磨分散，喷雾干燥，得到所述的分散染料。
[0129]
分散染料的结构式如下：
[0130][0131]
具体的合成路线如下：
[0132][0133]
对比例2
[0134]
一种制备分散染料的方法，包括如下步骤：
[0135]
(1)缩合反应：
[0136]
将10g 1,4-二羟基蒽醌，5g对甲苯胺，8g二苯醚和10g硼酸加入到三口烧瓶中，升温至150℃，保温反应10h，反应结束后产品经过过滤、烘干即得滤饼；
[0137]
(2)研磨：
[0138]
将100g滤饼和60g85a，加水打浆混合均匀后，用研磨机研磨分散，喷雾干燥，得到所述的分散染料。
[0139]
得到的分散染料的结构式如下：
[0140][0141]
具体的合成路线如下：
[0142][0143]
对比例3
[0144]
一种制备分散染料的方法，包括如下步骤：
[0145]
(1)缩合反应：
[0146]
在三口烧瓶中加入120g水和7.64g(0.02mol)溴氨酸，升温至85℃，搅拌至完全溶解，过滤并收集滤液，得到预处理后的溴氨酸水溶液；将得到预处理后的溴氨酸水溶液、3.76g(0.022mol)4-甲基苯磺酰胺、1.92g硫酸铜和2.13g硫酸钾加入到三口烧瓶中，升温至100℃进行缩合反应15h，然后冷却至30～40℃，过滤，滤饼用盐水洗至中性，再用冷水洗，干燥，得到溴氨酸-3-三氟甲基苯磺酰胺缩合物；
[0147]
(2)甲氧基化反应：
[0148]
在三口烧瓶中加入9.14g甲醇、9.21g氢氧化钾，然后加入40.86g二甲亚砜和4.72g(0.01mol)溴氨酸-4-甲基苯磺酰胺缩合物，升温至90℃进行甲氧基化反应4h，反应结束后采用盐酸中和至ph值为5，过滤，热水洗至中性，得到分散染料滤饼；
[0149]
(3)研磨：
[0150]
称取100g分散染料滤饼和60g 85a，加水打浆混合均匀后，用研磨机研磨分散，喷雾干燥，得到分散染料。
[0151]
得到的分散染料的结构式如下：
[0152][0153]
具体的合成路线如下：
[0154][0155]
对比例4
[0156]
一种制备分散染料的方法，包括如下步骤：
[0157]
(1)缩合反应：
[0158]
在三口烧瓶中加入120g水和7.64g(0.02mol)溴氨酸，升温至85℃，搅拌至完全溶解，过滤并收集滤液，得到预处理后的溴氨酸水溶液；将得到预处理后的溴氨酸水溶液、3.76g(0.022mol)2-甲基苯磺酰胺、1.92g硫酸铜和2.13g硫酸钾加入到三口烧瓶中，升温至100℃进行缩合反应15h，然后冷却至30～40℃，过滤，滤饼用盐水洗至中性，再用冷水洗，干燥，得到溴氨酸-3-三氟甲基苯磺酰胺缩合物；
[0159]
(2)甲氧基化反应：
[0160]
在三口烧瓶中加入9.14g甲醇、9.21g氢氧化钾，然后加入40.86g二甲亚砜和4.72g(0.01mol)溴氨酸-2-甲基苯磺酰胺缩合物，升温至90℃进行甲氧基化反应4h，反应结束后采用盐酸中和至ph值为5，过滤，热水洗至中性，得到分散染料滤饼；
[0161]
(3)研磨：
[0162]
称取100g分散染料滤饼和60g 85a，加水打浆混合均匀后，用研磨机研磨分散，喷雾干燥，得到分散染料。
[0163]
得到的分散染料的结构式如下：
[0164][0165]
具体的合成路线如下：
[0166][0167]
将实施例和对比例得到的分散染料采用高温高压染色法，对于涤纶织物分别在碱性和弱酸性条件下染色(染色工艺处方和工艺流程分别见表1和图1)；
[0168]
表1染色工艺处方
[0169][0170]
染色和牢度结果见表2-表3；
[0171]
表2在5g/l naoh条件下染色织物的k/s值和彩度值(染料用量为2％，o.w.f)
[0172][0173]
注：ph为4.5是采用醋酸/醋酸钠进行调节，5g/l naoh调整之后的ph为13.1。
[0174]
表3染色涤纶织物牢度性能(染料用量为2％o.w.f)
[0175][0176]
注：sp表示沾涤，sc表示粘棉，sa表示沾醋酯纤维；ph为4.5是采用醋酸/醋酸钠进行调节，5g/l naoh调整之后的ph为13.1。
[0177]
从表2和表3可以看出：实施例制备得到的分散染料在常规酸性浴染色和5g/l naoh的染色体系中均能得到很高的k/s和c*，而且色牢度均能达到4-5级以上；而对比例1制备的分散染料含氟，所以采用常规酸性浴彩度高，但是不耐碱；对比例2制备的分散染料不含氟，彩度较含氟的低，且不耐碱；对比例3、4虽然和实施例的染料结构式相近，但是其耐碱性以及鲜艳度是远远低于实施例的分散染料的。
[0178]
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。