红色活性染料、其制备及其用途

本发明涉及新型活性染料、其制备方法及其在染色或印刷纺织纤 维材料中的用途。

近来用活性染料染色的实践使得对染色品的品质和染色法的经 济效率有较高的需求。因此，持续需要具有改进的性能(特别是其施 用)的新型活性染料。

现今的染色需要具有足够的直接染色性且同时具有良好易洗去 未固色的染料的活性染料。还应具有良好的得色率和高活性，待提供 的目标特别是具有高度固色和良好坚牢度性能的染色。已知的染料不 能满足所有的性能要求。

由US-A-5,599,911已知的染料在所需的性能方面仍具有某些缺 点。

因此，本发明待解决的问题是发现用于染色和印刷纤维材料的具 有高度的以上品质特征的新型改进的活性染料。所述新型染料的显著 之处在于高固色率和高纤维-染料结合稳定性。所述染料还应产生具 有良好综合坚牢度性能的染色，例如耐光和耐湿。

现已发现，通过下文定义的新型染料可在很大程度上解决提出的 问题。

因此，本发明涉及下式的活性染料

其中

R1和R2各自独立为氢或未取代或取代的C1-C4烷基，

D为下式的双偶氮成分的基团

或

X1和X2各自独立为卤素，

T为下式的纤维活性基团

-NH-(CH2)2-3-SO2-Z         (3a)，

-NH-(CH2)2-3-O-(CH2)2-3-SO2-Z             (3b)，

或

(R3)0-2表示0-2个选自卤素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和磺基的 相同或不同的取代基，

Z为乙烯基或-CH2-CH2-U基团，且U为在碱性条件下可除去的 基团，

Q为-CH(Hal)-CH2-Hal或-C(Hal)＝CH2基团，

Hal为卤素，

n为数值0、1或2，和

m和q各自独立为数值0或1。

在式(3c)的基团中，Me为甲基，且Et为乙基。除了氢以外，所 述基团也适于用作氮原子上的取代基。

所考虑作为R1和R2的C1-C4烷基各自独立例如为甲基、乙基、 丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基或异丁基。所述基团可未被 取代或例如被以下基团取代：羟基、磺基、硫酸基、氰基、羧基、C1-C4 烷氧基或苯基，优选被羟基、硫酸基、C1-C4烷氧基或苯基取代。优 选相应的未取代的基团，特别是甲基或乙基。

所考虑作为R3的C1-C4烷基例如为甲基、乙基、正丙基、异丙 基、正丁基、仲丁基、叔丁基或异丁基，优选甲基或乙基，特别是甲 基。

所考虑作为R3的C1-C4烷氧基例如为甲氧基、乙氧基、正丙氧 基、异丙氧基、正丁氧基或异丁氧基，优选甲氧基或乙氧基，特别是 甲氧基。

所考虑作为R3的卤素例如为氟、氯或溴，优选氯或溴，特别是 氯。

优选D为式(2b)的基团，其中q如上定义。

R1优选为氢。

R2优选为甲基或氢，特别优选为氢。

优选(R3)0-2表示0-2个选自C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和磺基的相 同或不同的取代基，特别是甲基、甲氧基和磺基。

R3特别优选为氢。

X1和X2各自独立例如为氟、氯或溴，优选氟或氯，特别是氯。

T优选为式(3c)或(3e)的基团，特别是式(3c)的基团。

在式(3g)的纤维活性基团中的Hal优选为氯或溴，特别是溴。

所考虑作为离去基团U例如为-Cl、-Br、-F、-OSO3H、-SSO3H、 -OCO-CH3、-OPO3H2、-OCO-C6H5、-OSO2-C1-C4烷基或-OSO2-N(C1-C4 烷基)2。优选U为下式的基团：-Cl、-OSO3H、-SSO3H、-OCO-CH3、 -OCO-C6H5或-OPO3H2，特别是-Cl或-OSO3H。

因此，合适的基团Z的实例为乙烯基、β-溴乙基或β-氯乙基、β- 乙酰氧基乙基、β-苯甲酰氧基乙基、β-磷酸基(phosphato)乙基、β-硫 酸基(sulfato)乙基和β-硫代硫酸基(thiosulfato)乙基。

Z优选为乙烯基、β-氯乙基或β-硫酸基乙基。

优选m为数值1。

优选n为数值1。

优选q为数值0。

式(3c)的基团优选为下式的基团

或

特别优选(3c’)或(3c”)，其中Z具有以上给出的定义和优选的含 义。

优选下式的活性染料

其中

D、X1、X2、T和m各自具有以上给出的定义和优选的含义，特 别是

D为式(2b)的基团，其中q为数值0或1，优选为数值0，

X1和X2为氯，

T为上式(3c)的基团，优选式(3c’)或(3c”)的基团，

Z为乙烯基、β-硫酸基乙基或β-氯乙基，优选乙烯基或β-硫酸基 乙基，和

m为数值1。

本发明的染料通过下式的各化合物以合适的顺序通过缩合、重氮 化和偶合反应相互反应来制备

        T-H            (9)和

其中D、R1、R2、X1、X2、T、n和m各自具有上文给出的定义 和优选的含义。

优选使用等摩尔量，例如约1摩尔当量的每一种式(4)、(5)、(6)、 (7)、(8)、(9)和(10)的化合物。

式(7)或(10)的合适的2，4，6-三卤代-均三嗪(氰尿酰卤)为2，4，6-三 氯-均三嗪(氰尿酰氯)或2，4，6-三氟-均三嗪(氰尿酰氟)，特别是氰尿酰 氯。

由于上述化合物可以不同的顺序互相反应，且还可任选同时相互 反应，各种工艺变体是可能的。总的来说，逐步进行反应，由具体的 条件决定有利地进行各反应物之间的单个反应的顺序。在优选的实施 方案中，

(i)约1摩尔当量的式(8)的化合物与约1摩尔当量的式(10)的化 合物缩合，以形成下式的化合物

(ii)约1摩尔当量的根据(i)制得的式(11)的化合物与约1摩尔当 量的式(9)的化合物反应，以形成下式的二次缩合产物

(iii)约1摩尔当量的式(5)的化合物与约1摩尔当量的式(7)的化 合物缩合，以形成下式的化合物

(iv)约1摩尔当量的根据(iii)制得的式(13)的化合物与约1摩尔 当量的式(6)的化合物反应，以形成下式的二次缩合产物

(v)将约1摩尔当量的式(4)的化合物重氮化，并与约1摩尔当量 的根据(iv)制得的式(14)的化合物偶合，以形成下式的产物

(vi)将约1摩尔当量的根据(v)制得的式(15)的化合物重氮化，并 与约1摩尔当量的根据(ii)制得的式(12)的化合物偶合，以形成式(1) 的活性染料.

根据另一实施方案，下式的偶氮化合物

可如下制备：事先将约1摩尔当量的式(4)的化合物重氮化，并 与约1摩尔当量的式(5)的化合物偶合，再根据(iii)进行，其中使用1 摩尔当量的式(16)的化合物代替以上(iv)和(vi)中的1摩尔当量的式(5) 的化合物。

采用常用方式进行重氮化和偶合，例如在无机酸溶液(例如盐酸 溶液)中，用亚硝酸盐(例如亚硝酸钠)在低温下(例如在式(4)的化合物 的情况下，为0-5℃，或在式(15)的化合物的情况下，为10-30℃)将式 (4)的化合物或式(15)的化合物重氮化，随后在中性至微酸性介质中(例 如pH为3-7.5，优选为3-4或6-7.5)和低温至中等温度(例如0-30℃) 下偶合相应的偶合成分。

通常类似于已知的方法进行缩合反应，通常在水溶液中，温度例 如为0-30℃，且pH值例如为2-10。

式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)和(10)的化合物为已知的或可类似 于已知的化合物进行制备。

式(1)的活性染料包含多个磺基，其各自为游离的磺酸形式，或 优选为其盐形式(例如钠、锂、钾或铵盐)或有机胺的盐(例如三乙醇铵 盐)。

式(1)的活性染料可包含其他添加剂，例如氯化钠或糊精。

本发明的式(1)的活性染料可任选包含其他助剂，所述助剂例如 改进处理或提高存储稳定性，例如为缓冲剂、分散剂或防尘剂。这些 助剂为本领域技术人员所公知。

本发明的式(1)的染料适用于染色和印刷极宽范围的材料，例如 含羟基或含氮的纤维材料。可提及的实例为丝、皮革、羊毛、聚酰胺 纤维和聚氨酯，特别是所有种类的纤维素类纤维材料。这种纤维素类 纤维材料例如为天然纤维素纤维(例如棉、亚麻和大麻)以及纤维素和 再生纤维素。本发明的染料还适用于染色或印刷存在于混纺织物(例 如棉与聚酯纤维或聚酰胺纤维的共混物)中的含羟基的纤维。本发明 的染料特别适用于染色或印刷纤维素类(特别是含棉)纤维材料。此外， 本发明的染料可用于染色或印刷天然或合成的聚酰胺纤维材料。

因此，本发明还涉及本发明的式(1)的染料在染色或印刷含羟基 或含氮的纤维材料(特别是纤维素类纤维材料)中的用途。

可将本发明的式(1)的染料施用于纤维材料，并采用各种方式固 色于纤维，特别是以染料水溶液和印浆的形式。这些染料均适用于浸 染法和根据浸扎-染色法进行染色，根据这些方法将物品用任选含盐 的染料水溶液浸渍，且在用碱处理后或在碱存在下，将染料固色，固 色时适当地施加热量或于室温下储存数小时。固色后，用冷水和热水 充分漂洗染色物或印品，任选加入具有分散作用并促进未固色的染料 扩散的试剂。

本发明的染料的特征是活性高、固色能力良好和染深性能非常良 好。因此，本发明的染料可在低染色温度下采用浸染法使用，且在轧 蒸染色法中仅需要短的汽蒸时间。固色程度高，且未固色的染料可容 易地洗去，浸染程度和固色程度的差别非常小，也就是说皂洗损耗非 常低。本发明的染料还特别适用于印刷，更特别是适用于印刷棉，但 是同样还适用于印刷含氮的纤维，例如羊毛或丝或包含羊毛或丝的混 纺织物。

使用本发明的染料得到的染色物和印品在酸性和碱性范围内均 着色强度高且纤维与染料结合稳定性高，此外，具有良好的耐光和非 常良好的耐湿性能，例如耐洗、耐水、耐海水、耐交染和耐汗，以及 良好的耐打褶、耐熨平和耐摩擦。得到的染色物具有纤维匀染性和表 面匀染性。

本发明的式(1)的染料还适于用作用于记录体系的着色剂。合适 的记录体系例如为市售可得的用于纸或纺织印刷的喷墨印刷机，或书 写工具，例如钢笔或圆珠笔，特别是喷墨印刷机。就该目的而言，首 先将本发明的染料制成适用于记录体系的形式。合适的形式例如为水 性油墨，其包括本发明的染料作为着色剂。可采用常用方式，将各种 成分在所需量的水中混合在一起来制备油墨。

所考虑的底材为上述含羟基或含氮的纤维材料，特别是纤维素类 纤维材料。所述纤维材料优选为纺织纤维材料。

还考虑的底材有纸和塑料膜。

可提及的纸的实例有市售可得的喷墨纸、相纸、光泽纸、涂塑料 的纸，例如Epson喷墨纸、Epson相纸、Epson光泽纸、Epson有光 泽的膜、HP专用喷墨纸、Encad相片光泽纸和Ilford相纸。塑料膜例 如为透明的或混浊的/不透明的。合适的塑料膜例如为3M透明膜。

根据用途的性质，例如纺织品印刷或纸印刷，例如可能需要适应 油墨的粘度或其他物理性质，特别是对所考虑的底材的亲和力有影响 的性质。

用于水性油墨的染料应优选具有低盐含量，也就是说盐的总含量 应小于染料重量的0.5％。可将由于其制备和/或由于随后加入稀释剂 而具有较高盐含量的染料例如通过膜分离法(例如超滤、反向渗透或 透析)进行脱盐。

优选油墨的染料总含量为油墨总重量的1-35％，特别是1-30％， 优选1-20％。在这种情况下，优选的下限为1.5％重量，优选2％重量， 特别是3％重量。

所述油墨可包含水混溶性有机溶剂，例如C1-C4醇，例如甲醇、 乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇或异丁醇；酰胺， 例如二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；酮或酮醇，例如丙酮或二丙酮醇； 醚，例如四氢呋喃或二氧六环；含氮杂环化合物，例如N-甲基-2-吡 咯烷酮或1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；聚亚烷基二醇，例如聚乙二醇或聚 丙二醇；C2-C6亚烷基二醇和硫代甘醇，例如乙二醇、丙二醇、丁二 醇、三甘醇、硫代二甘醇、己二醇和二甘醇；其他多元醇，例如甘油 或1，2，6-己三醇；和多元醇的C1-C4烷基醚，例如2-甲氧基-乙醇、2-(2- 甲氧基乙氧基)乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、2-[2-(2-甲氧基-乙氧基) 乙氧基]乙醇或2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙醇；优选N-甲基-2-吡 咯烷酮、二甘醇、甘油，或特别是1，2-丙二醇，其量通常为油墨总重 量的2-30％，特别是5-30％，优选为10-25％。

此外，所述油墨还可包含增溶剂，例如ε-己内酰胺。

所述油墨可包含天然或合成来源的增稠剂，特别是用于调节粘度 的目的。

可提及的增稠剂的实例包括市售可得的藻酸盐增稠剂、淀粉醚或 刺槐豆粉醚，特别是单独或与改性纤维素混合的藻酸钠，所述改性纤 维素例如甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、 甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羟丙基甲基纤维素，特别是优选 20-25％重量的羧甲基纤维素。可提及的合成的增稠剂例如为基于聚 (甲基)丙烯酸或聚(甲基)丙烯酰胺的那些以及分子量例如为2000-20 000的聚亚烷基二醇，例如聚乙二醇或聚丙二醇或环氧乙烷与环氧丙 烷的混合的聚亚烷基二醇。

所述油墨包含这些增稠剂，例如其量为油墨总重量的0.01-2％， 特别是0.01-1％重量，优选为0.01-0.5％。

所述油墨还可包含缓冲物质，例如硼砂、硼酸盐、磷酸盐、聚磷 酸盐或柠檬酸盐。可提及的实例包括硼砂、硼酸钠、四硼酸钠、磷酸 二氢钠、磷酸氢二钠、三聚磷酸钠、五聚磷酸钠和柠檬酸钠。其具体 用量为油墨总重量的0.1-3％，优选为0.1-1％，以便使pH值例如为 4-9，特别是5-8.5。

作为其他添加剂，所述油墨可包含表面活性剂或润湿剂。

合适的表面活性剂包括市售可得的阴离子或非离子表面活性剂。 本发明的油墨所考虑的润湿剂例如为尿素或乳酸钠(有利的是 50％-60％的水溶液形式)和甘油和/或丙二醇的混合物，其量优选为 0.1-30％重量，特别是2-30％重量。

优选所述油墨的粘度为1-40mPa·s，特别是1-20mPa·s，更特别是 1-10mPa·s。

此外，所述油墨可另外包含常用添加剂，例如消泡剂，或特别是 抑制真菌和/或细菌生长的防腐剂。这种添加剂的用量通常为油墨总 重量的0.01-1％。

所考虑的产生甲醛剂防腐剂例如为多聚甲醛和三噁烷，特别是约 30-40％重量的甲醛水溶液、咪唑化合物例如2-(4-噻唑基)-苯并咪唑、 噻唑化合物例如1，2-苯并异噻唑啉-3-酮或2-正辛基-异噻唑啉-3-酮、 碘化合物、腈、酚、卤代烷硫基化合物或吡啶衍生物，特别是1，2-苯 并异噻唑啉-3-酮或2-正辛基-异噻唑啉-3-酮。合适的防腐剂例如为 20％重量的1，2-苯并异噻唑啉-3-酮的二丙二醇溶液( GXL)。

所述油墨还可包含其他添加剂，例如氟化的聚合物或调聚物，例 如聚乙氧基全氟醇(或产物)，其量例如为油墨总重量 的0.01-1％。

在喷墨印刷法的情况下，将单个墨滴以受控的方式从喷嘴喷在底 材上。主要有连续喷墨法和按需喷墨法用于该目的。在连续喷墨法的 情况下，连续产生液滴，将印刷操作不需要的液滴排放到贮器中，并 循环。另一方面，在按需喷墨法的情况下，按需产生液滴并用于印刷； 也就是说，仅当印刷操作需要时才产生液滴。例如通过压电喷墨头或 通过热能(泡压喷墨)可产生液滴。优选通过压电喷墨头印刷和根据连 续喷墨法印刷。

因此，本发明还涉及包含本发明的式(1)的染料的水性油墨以及 这种油墨在用于印刷各种底材(特别是纺织纤维材料)的喷墨印刷法中 的用途，以上定义和优选值适用于染料、油墨和底材。

以下实施例用于说明本发明。除非另外说明，否则温度用摄氏度 给出，份为重量份，百分比为重量百分比。体积份与重量份的比值为 千克与升的比值。

实施例1

(a)于pH2-2.5和0-5℃下，将40份1-氨基-8-羟基萘-3，6-二磺酸 (H-酸)在200份水中的中性溶液逐滴加至23.5份氰尿酰氯在100体积 份水和100份冰中的细微分散体中。通过盐酸将混合物调节至pH为 2.5。在加入过程中，通过冷却将反应温度保持在0-5℃。加入完成后， 用苏打灰溶液(20％)使pH保持为2，直至反应完全。

(b)将35份3-(β-硫酸基乙基磺酰基)苯胺的中性水溶液加至根据 (a)制得的反应混合物中。使用苏打灰溶液(20％)将pH调节至4.5-5， 并保持在这些条件下。温度上升(5-25℃)，直至反应完全。制得的混 合物包含相应于下式的游离酸形式的化合物：

(c)将31份盐酸(32％)加至105份以下中间体

在4000份水中的中性溶液中。于20-30℃下，向该溶液中逐滴加 入32体积份4N的亚硝酸钠。加入完成后，必须用淀粉-碘化物试纸 指示亚硝酸钠过量。将反应物料搅拌，直至重氮化完成。随后通过加 入氨基磺酸除去过量的亚硝酸盐。

(d)于5-25℃下，将根据(c)制得的重氮混合物加至根据(b)制得的 已冷却的混合物中，通过氢氧化钠溶液使反应混合物的pH保持为 6.5-7.5。将所得到的反应物料搅拌直至偶合完成，通过透析脱盐，并 通过冻干干燥。制得相应于下式的游离酸形式的粉末状的染料(λmax ＝518nm)

该染料将纤维素材料印刷或染色为具有良好坚牢度性能的亮红 色色调。

实施例2-9

类似于在实施例1中描述的程序，可制备下式的化合物

同样用这些染料将纤维素材料染色或印刷为具有良好坚牢度性 能的亮红色色调。

染色程序I

将X％(见下表1)的实施例1的式(101)的染料或本领域已知的式 (110)的染料分别溶解于400份水中。向该溶液中加入500份包含Y g/l(见下表1)的食盐(氯化钠)的溶液。将100份未丝光处理的棉质特里 科经编织物引入80℃的染浴中。将该温度保持15分钟，随后在5分 钟内升至90℃。于90℃下保持30分钟后，在10分钟内将温度降至 70℃，随后加入100份包含Z1 g/l(见下表1)煅烧碳酸钠(苏打灰)的溶 液。于70℃下保持15分钟后，加入Z2 ml/l(见下表1)NaOH(36°Bé)。 在该温度下再继续染色30分钟。随后将染好的物品漂洗，使用非离 子洗涤剂沸腾皂洗一刻钟，再次漂洗，并干燥。

表1 推荐的盐和碱

  染料 X％ 食盐 Yg/l 苏打灰 Z1 g/l NaOH Z2 ml/l 0.25 10 5 1 0.50 10 5 1 1.00 15 5 1.25 2.00 25 5 1.75 4.00 40 5 2.5 6.00 40 5 2.5 8.00 40 5 2.5

表2 染深性能：参比色深(RD)与染料浓度的依赖关系

  染料X％ 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 6.00 8.00 式(101)的染料的RD 0.17 0.32 0.60 1.09 1.74 2.03 2.11 式(110)的染料的RD 0.13 0.22 0.42 0.86 1.52 1.82 2.03

表2表明，实施例1的式(101)的染料的染深性能优于本领域已 知的式(110)的染料的染深性能。此外，本发明的式(101)的染料的洗 净性能比式(110)的染料有改进。

本发明的式(101)的染料的固色程度为75％，而本领域已知的式 (110)的染料的固色程度仅为66％。

染色程序II

于70℃下，将100份棉织物引入1500份包含20g/l氯化钠和2 份根据实施例1制得的活性染料的染浴中。于70℃下保持45分钟后， 加入5g/l煅烧苏打，再过10分钟后，加入2ml/l NaOH(36°Bé)。于 该温度下再继续染色45分钟。随后将染好的物品漂洗，使用非离子 洗涤剂沸腾皂洗一刻钟，再次漂洗，并干燥。

作为以上程序的可选方案，可在80℃下进行染色，而不是在70 ℃下进行染色。

染色程序III

将0.1份实施例1的染料溶解于200份水中，加入0.5份硫酸钠、 0.1份匀染剂(基于高级脂肪胺和环氧乙烷的缩合产物)以及0.5份乙酸 钠。随后使用乙酸(80％)将pH值调节至5.5。将染浴于50℃下加热10 分钟，随后加入10份羊毛织物。随后在温度为100℃下加热约50分 钟，并在该温度下染色60分钟，随后将染浴冷却至90℃，将染好的 物品移出。羊毛织物用热水和冷水洗涤，随后纺制(spun)，并干燥。

印刷程序I

在快速搅拌下，将3份根据实施例1制得的染料喷洒至100份包 含50份5％的藻酸钠增稠剂、27.8份水、20份尿素、1份间硝基苯磺 酸钠和1.2份碳酸氢钠的储液增稠剂中。这样制得的印浆用于印刷棉 织物，将所得到的印刷材料干燥，并在102℃的饱和蒸汽中汽蒸2分 钟。随后将印好的织物漂洗，如果需要，沸腾皂洗，再次漂洗，并随 后干燥。

印刷程序II

(a)将经丝光处理的棉质缎纹组织织物(satin)用包含30g/l碳酸 钠和50g/l尿素(吸液率70％)的溶液轧染，并干燥。

(b)使用按需喷墨喷墨头(泡压喷射)，使用包含以下物质的水性 油墨印刷根据步骤(a)预处理的棉质缎纹组织织物

-15％重量的实施例1的式(101)的活性染料，

-15％重量的1，2-丙二醇，和

-70％重量的水。

将印品完全干燥，并在102℃的饱和蒸汽中固色8分钟，冷漂洗， 沸腾洗净，再次漂洗，并干燥。