一种单色分散黑染料化合物及其制备方法和应用 |
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| 申请号 | CN202010660613.3 | 申请日 | 2020-07-10 | 公开(公告)号 | CN111662562A | 公开(公告)日 | 2020-09-15 |
| 申请人 | 蓬莱嘉信染料化工股份有限公司; | 发明人 | 王喆; 王淑香; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种单色分散黑染料化合物及其制备方法和应用，属于分散染料技术领域。本发明提供的单色分散黑染料化合物是单一的化合物，该化合物是由1,4-二羟基蒽醌与对苯二胺缩合后，再与2,-4二硝基氯苯二缩生成。本发明还提供了一种黑色分散染料，包括单色分散黑染料化合物和分散剂。该黑色分散染料用于聚酯 纤维 及其混纺织物和 醋酸 纤维及其混纺织物 染色 ，适用于各种染色工艺，给色 力 强，重现性好，同时也具有高日晒、 升华 和 水 洗牢度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种单色分散黑染料化合物，其特征在于，化学结构式如式1所示： |
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| 说明书全文 | 一种单色分散黑染料化合物及其制备方法和应用技术领域[0001] 本发明涉及分散染料技术领域，特别涉及一种单色分散黑染料化合物及其制备方法和应用。 背景技术[0002] 已知的分散黑染料由分散蓝、红、黄等染料拼制而成，如分散黑ECO300％由C.I.分散蓝291、C.I.分散紫93和分散橙288拼制而成，福隆分散黑S-2GL由分散藏青S-2GL、分散红玉S-2GFL和分散棕S-2RFL拼制而成。关于具有单一结构的分散黑染料在国内外的记载较少，例如C.I.分散黑1在国外使用过，其具有式3所示结构： [0003] [0004] 实质上，此C.I.分散黑1并不属于分散黑染料化合物，而是一种分散黑色基，该化合物自身为黄色针状结晶，在使用时需要重氮化，在织物上与色酚偶合才能得到黑色染料。 发明内容[0006] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案： [0007] 本发明提供了一种单色分散黑染料化合物，化学结构式如式1所示： [0008] [0009] 本发明提供了上述单色分散黑染料化合物的制备方法，包括以下步骤： [0010] (1)将1,4-二羟基蒽醌、1,4-二羟基蒽醌隐色体、对苯二胺、硼酸和极性溶剂混合，进行第一反应，得到1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌；所述1,4-二羟基蒽醌的隐色体的结构式如式2所示： [0011] [0012] (2)将1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌、2,4-二硝基氯苯、缚酸剂和极性溶剂混合，进行第二缩合反应，得到分散黑染料化合物。 [0013] 优选的，所述1,4-二羟基蒽醌和1,4-二羟基蒽醌隐色体的摩尔比为1:0.2～0.5，所述1,4-二羟基蒽醌、1,4-二羟基蒽醌隐色体摩尔量之和与对苯二胺、硼酸的摩尔比为1:1～1.3:1～3。 [0014] 优选的，所述第一反应的温度为80～120℃，时间为14～26h。 [0015] 优选的，所述1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌和2,4-二硝基氯苯的摩尔比为1:1～1.1； [0017] 优选的，所述第二缩合反应的温度为80～120℃，时间为20～30h。 [0018] 本发明提供了一种黑色分散染料，包括上述单色分散黑染料化合物和分散剂； [0019] 所述分散剂选自分散剂NNO、分散剂MF、分散剂CNF、分散剂CS、分散剂Reax85A、木质素磺酸盐和分散剂M-9中的一种或几种。 [0020] 本发明提供了一种所述黑色分散染料的制备方法，包括以下步骤： [0021] 将分散染料化合物、分散剂和水混合，经砂磨、喷干后，得到黑色分散染料。 [0023] 本发明提供了一种单色分散黑染料化合物，结构式如式1所示。本发明所述单色分散黑染料在给织物染色时具有优良的牢度和染色稳定性，且适用于各种染色工艺，重现性好。 [0024] 本发明提供了一种单色分散黑染料化合物的制备方法，此法操作简单，易于实现工业化大批量生产。 [0025] 本发明提供了一种黑色分散染料，包括分散黑染料化合物和分散剂。本发明所述黑色分散染料适用于各种染色工艺，对聚酯纤维织物及其混纺织物、醋酸纤维织物及其混纺织物具有优异的染色性能，其在日晒、水洗、升华和六纤沾污条件下均具有良好的染色牢度。附图说明 [0026] 图1为本发明单色分散黑染料化合物的结构式； [0028] 图3为实施例1所得分散黑染料化合物在紫外分光光度计检测下的吸收光谱曲线。 具体实施方式[0029] 本发明提供了一种单色分散黑染料化合物，化学结构式如式1所示： [0030] [0031] 本发明所述单色分散黑染料化合物具有两个发色团，使得化合物自身显黑色。本发明所述单色分散黑染料化合物在给织物染色时，具有优良的牢度和染色稳定性，且适用于各种染色工艺，重现性好。 [0032] 本发明提供了上述单色分散黑染料化合物的制备方法，包括以下步骤： [0033] (1)将1,4-二羟基蒽醌、1,4-二羟基蒽醌隐色体、对苯二胺、硼酸和极性溶剂混合，进行第一反应，得到1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌；所述1,4-二羟基蒽醌的隐色体的结构式如式2所示： [0034] [0035] 所述第一反应中，1,4-二羟基蒽醌隐色体与对苯二胺发生第一缩合反应，得到第一缩合产物还原体；所述第一缩合产物还原体与1,4-二羟基蒽醌发生氧化反应，得到1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌和1,4-二羟基蒽醌隐色体； [0036] (2)将1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌、2,4-二硝基氯苯、缚酸剂和极性溶剂混合，进行第二缩合反应，得到分散黑染料化合物。 [0037] 如无特殊说明，本发明使用原料均为市售。 [0038] 本发明将1,4-二羟基蒽醌、1,4-二羟基蒽醌隐色体、对苯二胺、硼酸和极性溶剂混合，进行第一反应，得到1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌，所述1,4-二羟基蒽醌的隐色体的结构式如式2所示。在本发明中，所述1,4-二羟基蒽醌的纯度优选≥98％，所述1,4-二羟基蒽醌隐色体的纯度优选≥98％。 [0039] 所述1,4-二羟基蒽醌和1,4-二羟基蒽醌隐色体的摩尔比优选为1:0.2～0.5，更优选为1:0.3～0.4；所述1,4-二羟基蒽醌、1,4-二羟基蒽醌隐色体摩尔量之和与对苯二胺、硼酸的摩尔比优选为1:1～1.3:1～3，更优选为1:1.1～1.2:2。在本发明中，所述硼酸起到催化剂的作用。在本发明中，所述极性溶剂优选为水、乙醇、丁醇和乙二醇醚中的一种或几种，所述1,4-二羟基蒽醌和1,4-二羟基蒽醌隐色体质量和与极性溶剂的质量比优选为1:13～20，更优选为1:15～18。本发明对所述混合的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的如搅拌混合。 [0040] 本发明优选在回流条件下进行所述第一反应，所述第一反应的反应温度优选为80～120℃，更优选为90～100℃；本发明进行所述第一反应直至1,4-二羟基蒽醌消失，所述第一反应时间优选为14～26h，更优选为18～22h。 [0041] 所述第一反应中，1,4-二羟基蒽醌隐色体与对苯二胺发生第一缩合反应，得到第一缩合产物还原体；所述第一缩合产物还原体与1,4-二羟基蒽醌发生氧化反应，得到1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌和1,4-二羟基蒽醌隐色体，所述第一缩合反应与氧化反应同时进行。在本发明中，所述第一缩合反应过程如式a所示： [0042] [0043] 所述氧化反应过程如式b所示： [0044] [0045] 在本发明中，氧化反应生成的1,4-二羟基蒽醌继续参与第一缩合反应。 [0046] 第一反应完成后，本发明优选对所得第一反应液进行后处理，所述后处理优选包括以下步骤： [0047] 对所述第一反应液依次进行过滤、滤渣洗涤和干燥，得到1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌纯品。 [0048] 本发明对所述过滤的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的过滤方式即可。在本发明中，所述洗涤用洗涤剂优选为碱液。本发明对所述干燥的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的干燥方式即可。 [0049] 本发明将1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌、2,4-二硝基氯苯、缚酸剂和第二极性溶剂混合，进行第二缩合反应，得到分散黑染料化合物。 [0050] 在本发明中，所述缚酸剂优选为氧化镁和/或碳酸钠；所述第二极性溶剂优选为水、乙醇、丁醇和乙二醇醚中的一种或几种。在本发明中，所述1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌和2,4-二硝基氯苯的摩尔比优选为1:1～1.1，更优选为1:1.05；所述1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌与缚酸剂的质量比优选为1:0.5～0.8，更优选为1:0.6～0.7；所述1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌与第二极性溶剂的质量比优选为1:5～10，更优选为1:6～8。本发明对所述混合的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的如搅拌混合。 [0051] 在本发明中，所述第二缩合反应在回流条件下进行，所述第二缩合反应的温度优选为80～120℃，更优选为90～110℃；本发明进行所述第二缩合反应直至1,4-二羟基蒽醌消失，所述第二缩合反应时间优选为20～30h，更优选为24～26h。 [0052] 在本发明中，所述第二缩聚反应的反应过程如式c所示： [0053] [0054] 第二缩合反应完成后，本发明优选对所得第二缩合反应液进行后处理，所述后处理优选包括以下步骤： [0055] 向所述第二缩合反应液中加入亚硫酸钠，进行磺化反应，得到磺化反应液； [0056] 对所述磺化反应液进行依次过滤、滤渣洗涤和干燥，得到分散黑染料化合物纯品。 [0057] 在本发明中，所述亚硫酸钠的作用是除去第二缩合反应液中未反应的2,4-二硝基氯苯；在本发明中，所述磺化反应的温度优选为室温，时间优选为2h。本发明对所述过滤的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的过滤方式即可。本发明优选使用水进行所述洗涤；本发明对所述干燥的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的干燥方式即可。 [0058] 本发明提供了一种黑色分散染料，包括单色分散黑染料化合物和分散剂；所述分散剂选自分散剂NNO、分散剂MF、分散剂CNF、分散剂CS、分散剂Reax85A、木质素磺酸盐和分散剂M-9中的一种或几种。 [0059] 在本发明中，所述单色分散黑染料化合物和分散剂的质量比优选为1:1.5～3。 [0060] 在本发明中，所述黑色分散染料的粒径优选为0.8～2μm，更优选为1～1.5μm，扩散度优选为4～5级，更优选为5级。 [0061] 在本发明中，所述黑色分散染料的制备方法，包括以下步骤： [0062] 将分散染料化合物、分散剂和水混合，经砂磨、喷干后，得到黑色分散染料。 [0063] 本发明对所述混合的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的如搅拌混合；在本发明中，所述混合后所得浆料的固含量优选为45～65％，更优选为50～60％。在本发明中，所述砂磨的介质优选为玻璃砂；本发明优选使用砂磨机进行所述砂磨。本发明对研磨的速率和时间没有特殊的要求，能够保证研磨后混合料的粒径为0.8～2μm即可。 [0064] 本发明对所述喷干的温度、时间没有特殊的要求，保证水分完全去除即可。 [0065] 本发明提供了上述黑色分散染料在染聚酯纤维织物及其混纺织物和醋酸纤维织物及其混纺织物中的应用。 [0066] 在本发明中，所述黑色分散染料在应用时优选配制成黑色分散染料水分散液使用，所述黑色分散染料水分散液中黑色分散染料的浓度优选为3.5～70g/L。在本发明中，所述黑色分散染料水分散液中还优选包括助剂，所述助剂的种类优选为海藻酸钠，所述助剂的浓度优选为15g/L。 [0067] 本发明对黑色分散染料染聚酯纤维织物及其混纺织物和醋酸纤维织物及其混纺织物时使用的染色工艺没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的染色工艺即可。 [0068] 下面结合实施例对本发明提供的一种单色分散黑染料化合物及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。 [0069] 实施例1 [0070] 向四口烧瓶依次加入300mL水，在搅拌条件下加入24.2g纯度为98％的1,4-二羟基蒽醌、12.5g纯度为98％1,4-二羟基蒽醌隐色体、17.8g对苯二胺和19g硼酸，然后置于油浴锅中加热，温度上升到沸腾回流后反应24h，此时1,4-二羟基蒽醌消失，过滤后所得固体产物经液碱溶液洗涤，得到47g1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌(简称一缩物1)，收率为94％。 [0071] 将33g一缩物1，21g2,4-二硝基氯苯和2g氧化镁，加入盛有150mL水的四口烧瓶中，搅拌下在油浴锅中加热，温度上升到沸腾回流后反应至一缩物消失，之后加入亚硫酸钠，磺化反应2h，除去未反应的2,4-二硝基氯苯，过滤水洗得到47g分散黑染料化合物，结构式如图1所示，其收率为95％。 [0072] 测试例1 [0073] 使用实施例1得到的一缩物1用乙二醇单乙醚作溶剂溶解，在紫外线分光光度计下检测得到的吸收光谱曲线如图2所示。 [0074] 使用实施例1得到的分散黑染料化合物用乙二醇单乙醚做溶剂溶解，在紫外线分光光度计检测下得到的吸收光谱曲线如图3所示。 [0075] 由图2可知，该化合物最大吸收波长λmax＝591nm，由图3可知，黑色染料化合物波长分别为581nm和364.5nm。 [0076] 实施例2 [0077] 向四口烧瓶内加入300mL水，在搅拌条件下加入36.4g纯度为98％的1,4-二羟基蒽醌和1,4-二羟基蒽醌隐色体，14g对苯二胺和12.3g硼酸和2g锌粉，搅拌0.5h后慢慢滴加8g质量浓度为30％盐酸，搅拌1小时后，开始升温，2小时升至回流，回流反应26h，此时1,4-二羟基蒽醌基本消失，过滤后所得固体产物经碱溶液洗涤得到45g1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌(简称一缩物2)，收率为90％。按照测试例1中的方法测其吸收光谱曲线，结果与图1相似。 [0078] 将33g一缩物2，21g2,4-二硝基氯苯和6g碳酸钠，加入盛有150mL水的四口烧瓶中，搅拌下在油浴锅中加热，温度上升到沸腾回流后反应至一缩物消失，加入亚硫酸钠，反应2h，除去未反应的2,4-二硝基氯苯，过滤水洗得到48g分散黑染料化合物，收率为97％。按照测试例1中的方法测其吸收光谱曲线，结果与图2相似。 [0079] 实施例3 [0080] 向四口烧瓶中加入300mL质量浓度为10％的丁醇水溶液，在搅拌条件下加入24.2g纯度为98％的1,4-二羟基蒽醌，12.5g纯度为98％的1,4-二羟基蒽醌隐色体，17.8g对苯二胺和19g硼酸，然后置于油浴锅中加热，温度上升到沸腾回流后反应20h，此时1,4-二羟基蒽醌消失，过滤后所得固体产物经液碱溶液洗涤，得到48g1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌(简称一缩物3)，收率为97％。测其吸收光谱曲线，结果与图1相似。 [0081] 将33g一缩物3，21g2,4-二硝基氯苯和6g碳酸钠，加入盛有150mL乙醇的四口烧瓶中，搅拌下在油浴锅中加热，温度上升到沸腾回流后反应至一缩物消失，加入亚硫酸钠，反应2h，除去未反应的2,4-二硝基氯苯，过滤水洗得到49g分散黑染料化合物，收率为98％。测其吸收光谱曲线，结果与图2相似。 [0082] 实施例4 [0083] 向四口烧瓶中刚加入250mL丁醇溶液，在搅拌条件下加入24.2g纯度98％的1,4-二羟基蒽醌，12.5g纯度为98％1,4-二羟基蒽醌隐色体，17.8g对苯二胺和19g硼酸，然后置于油浴锅中加热，温度上升到沸腾回流后反应16h，此时1,4-二羟基蒽醌消失，过滤后所得固体产物经液碱溶液洗涤，得到48g1-羟基-4-(4’氨基苯)亚氨基蒽醌(简称一缩物)，收率为97％。 [0084] 将33g一缩物，21g2,4-二硝基氯苯和6g碳酸钠，加入盛有150mL乙醇的四口烧瓶中，搅拌下在油浴锅中加热，温度上升到沸腾回流后反应至一缩物消失，加入亚硫酸钠，反应2h，除去未反应的2,4-二硝基氯苯，过滤水洗得到49g分散黑染料化合物，收率为98％。 [0085] 实施例5 [0086] 向砂磨机中加入10g实施例1所得分散黑染料化合物，14g扩散剂MF，6g木质素磺酸钠、60mL水和玻璃砂作为研磨介质，研磨至染料浆扩散度4～5级，在110～130℃下干燥，得到粒径为0.8～2μm的黑色分散染料。 [0087] 测试例2 [0088] 取实施例5染料0.7g，分散于200mL水中，常温下加入10g纯涤针织布，升温至130℃，保温40min，纯涤针织布呈均匀的黑色染样。 [0089] 测试例3 [0090] 取实施例5染料0.2g，分散于200mL水中，用醋酸调分散液的pH值＝5，在40℃下加10g纯醋酸纤维布，升温至85℃，保温60min，取出醋酸纤维布，用清水清洗后，再用2g/L的清洗剂在50℃处理15min后再水洗，染得布样呈均匀浅黑色。 [0091] 测试例4 [0092] 取实施例5染料与15g/L的海藻酸钠溶液，配成黑色分散染料浓度为70g/L的轧染溶液，将纯涤纶织物在轧染液中均匀尽染1min，取出在轧染机轧干，然后重复浸染轧干一次，染布在90℃烘干，然后200％热熔发色90s，将布样充分水洗烘干，布样呈均匀的黑色。 [0093] 测试例5 [0094] 取实施例5染料，与分散黑ECO同时染色，测布样的日晒、水洗、升华、和六纤沾污牢度，将所得结果列于表1中。 [0095] 表1布样的日晒、水洗、升华和六纤沾污牢度结果 [0096] [0097] 由表1可知，本发明提供的黑色分散染料在日晒条件下具有优异的沾污牢度，其牢度可达6-7，其在水洗、升华、和六纤沾污条件下也具有良好的染色牢度。 [0098] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 |
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