一种高水洗牢度的蓝色着色剂及其制备方法 |
|||||||
申请号 | CN202310975979.3 | 申请日 | 2023-08-04 | 公开(公告)号 | CN117106321A | 公开(公告)日 | 2023-11-24 |
申请人 | 苏州森色纳米材料科技有限公司; | 发明人 | 徐正华; 王艳艳; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种高 水 洗牢度的蓝色 着色剂 及其制备方法,属于化工染料技术领域,制备过程包括缩合反应、重氮化反应和偶合反应,制备过程条件温和,无需投入大型的生产设备即可实现,原材料和生产设备成本低、生产周期短;最终得到的蓝色着色剂的分子结构中包括卤素、酰胺基团和酯基官能团,上述基团均能够与尼龙分子链中的酰胺基团产生一定的化学键或氢键等,因此对尼龙 纤维 具有更高的上色率,且更耐水洗、耐摩擦。 | ||||||
权利要求 | 1.一种高水洗牢度的蓝色着色剂,其特征在于:所述蓝色着色剂的化学结构式为: |
||||||
说明书全文 | 一种高水洗牢度的蓝色着色剂及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于化工染料技术领域,具体涉及一种高水洗牢度的蓝色着色剂及其制备方法。 背景技术[0002] 尼龙是聚酰胺的俗称,在其分子主链上含有重复的酰胺基团,根据其分子主链上链节结构的不同,尼龙又可分为尼龙6、尼龙66、尼龙610等,其力学性能优异,其耐磨性是棉花的10倍以上、羊毛的20倍以上,强度是棉花的1‑2倍、羊毛的4‑5倍,因此在诸多领域中均有着广泛的应用。尼龙通常作为纺织原材料用以生产丝线或布料,再经过加工做成绳子、衣物、地毯等,对尼龙进行染色可以得到不同颜色的产品,从而满足人们的日常生活需求。 [0003] 然而尼龙的玻璃化转变温度较低,通常为低于65℃,因此在日常家庭洗涤温度条件下,尼龙的分子链会发生变化,导致尼龙上的染料分子会发生扩散,从而出现掉色或玷污相邻纤维的现象,因此需要开发一种高水洗牢度的着色剂,以解决上述问题。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种高水洗牢度的蓝色着色剂及其制备方法,以解决上述背景技术中提到的技术问题。 [0005] 为了实现上述目的,本发明公开了一种高水洗牢度的蓝色着色剂,所述蓝色着色剂的化学结构式为: [0006] [0007] 其中:X为卤素;R1、R2和R4均为烷基,R3为亚烷基,且R1、R2和R4相同或不同。 [0008] 上述蓝色着色剂的分子结构中包括卤素、酰胺基团和酯基官能团,上述基团均能够与尼龙分子链中的酰胺基团产生一定的化学键或氢键等,因此对尼龙纤维具有更高的上色率,且更耐水洗、耐摩擦。 [0009] 本发明同时要求保护一种上述蓝色着色剂的制备方法,包括如下步骤: [0010] (1)将化合物A和化合物B进行缩合反应,得到化合物C; [0011] (2)对化合物D进行重氮化反应,得到重氮盐; [0012] (3)将化合物C和重氮盐进行偶合反应,得到蓝色着色剂; [0013] 其中化合物A的化学结构式为: [0014] X‑R3‑COO‑R4; [0015] 化合物B的化学结构式为: [0016] [0017] 化合物C的化学结构式为: [0018] [0019] 化合物D的化学结构式为: [0020] [0021] 重氮盐的化学结构式为: [0022] [0023] 进一步的,在步骤(1)缩合反应中,加入缚酸剂,调节体系pH值为4.0‑8.5。 [0024] 进一步的,在步骤(1)缩合反应中,还添加有催化剂,所述催化剂包括溴化钠、溴化钾、碘化钾、碘化钠中的一种或几种的混合物。 [0026] 进一步的,在步骤(1)缩合反应结束后,在体系内加水然后减压蒸馏有机相,得到暗棕色油状物,在暗棕色油状物内加入乙酸,得到偶合组分的乙酸溶液,备用。 [0027] 进一步的,在步骤(3)偶合反应中,在乙酸溶液中加入重氮盐溶液,反应后进行抽滤,得到固体物,即得到半成品蓝色着色剂。 [0028] 进一步的,对半成品蓝色着色剂进行纯化,得到成品蓝色着色剂。 [0029] 进一步的,纯化过程中,将半成品蓝色着色剂加入容器内,然后加入甲醇,升温至回流,搅拌10‑40min,然后降温至0℃搅拌3‑8h,抽滤,用水清洗滤饼,然后将滤饼放入烘箱内烘干,即得成品蓝色着色剂。 [0030] 与现有技术相比,本发明的一种高水洗牢度的蓝色着色剂及其制备方法具有如下优点:本发明的制备方法简单,制备过程条件温和,无需投入大型的生产设备即可实现,原材料和生产设备成本低、生产周期短,产品对尼龙纤维的上色率高,且更耐水洗、耐摩擦。附图说明 [0031] 图1:实施例1中由化合物A和化合物B缩合反应,得到化合物C的化学方程式。 [0032] 图2:实施例1中重氮化反应的化学方程式。 [0033] 图3:实施例1中偶合反应的化学方程式。 [0034] 图4:实施例1中化合物C的核磁图谱。 [0035] 图5:实施例1中蓝色着色剂的核磁图谱。 具体实施方式[0036] 一种高水洗牢度的蓝色着色剂的制备方法,包括如下步骤: [0037] (1)缩合: [0038] 将化合物A和化合物B依次加入反应容器中,搅拌均匀后加入缚酸剂,调节体系pH值为4.0‑8.5,优选为4.5‑6.5; [0039] 然后升温至80‑120℃,回流反应1.5‑3.5h。 [0040] 随后,加入催化剂,升温至90‑140℃,进行分水回流反应2‑5h。 [0041] 其中,化合物A的化学结构式为:X‑R3‑COO‑R4。 [0042] 化合物B的化学结构式为: [0043] 其中,R1、R2、R3和R4均为烷基,且R1、R2、R3和R4相同或不同;X为卤素,优选为Cl、Br或I。 [0044] 化合物A和化合物B的加入量摩尔比为2.0‑5.5:1,优选为2.5‑5.0:1。 [0045] 缚酸剂包括碳酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐、磷酸氢盐和磷酸二氢盐中的一种或几种的混合物,例如碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾等。 [0046] 催化剂包括溴化钠、溴化钾、碘化钾、碘化钠中的一种或几种的混合物。 [0047] (2)后处理: [0048] 将体系降温至30‑35℃,加入去离子水搅拌10‑30min,静置分层;然后进行减压蒸馏,得到暗棕色油状物,即为化合物C。化合物C的化学结构式为: [0049] [0050] 然后在体系内加入乙酸,得到偶合组分的乙酸溶液,备用。 [0051] (3)重氮化: [0052] 向反应容器内加入浓硫酸,边加入边搅拌,并降温至0‑5℃。 [0053] 然后缓慢加入亚硝酸钠,随后升温至60‑80℃,搅拌至固体全部溶解。 [0054] 然后降温至0℃以下,并向其中加入磷酸,继续搅拌。 [0055] 最后,加入化合物D,在‑5‑0℃下保温反应1‑3h,得到重氮盐溶液。 [0056] 化合物D的化学结构式如下: [0057] [0058] 其中X为卤素。 [0059] 重氮盐的化学结构式如下: [0060] [0061] (4)偶合: [0062] 在反应容器内首先加入去离子水,搅拌降温至0‑5℃(温度会影响收率,温度越低,收率越高)。 [0064] 最后缓慢滴加步骤(3)得到的重氮盐溶液,控制温度为‑10℃以下,滴加完毕后保温反应10‑40min。 [0065] (5)后处理: [0066] 对步骤(4)的体系进行抽滤,在容器内用去离子水清洗滤饼,多次循环抽滤,除去其中的酸,直至滤饼呈中性。除酸过程一定要彻底,否则烘干过程中着色剂会发生水解。 [0067] 然后将滤饼放入烘箱内烘干,得到半成品蓝色着色剂。 [0068] 蓝色着色剂的化学结构式如下: [0069] [0070] (6)纯化: [0071] 将半成品蓝色着色剂加入容器内,然后加入甲醇,升温至回流,搅拌10‑40min,然后降温至0℃搅拌3‑8h,抽滤,去离子水清洗滤饼。 [0072] 然后将滤饼放入烘箱内烘干,即得到成品蓝色着色剂。 [0073] 下面通过具体实施例进行详细阐述,说明本发明的技术方案。 [0074] 实施例1 [0075] 制备一种高水洗牢度的蓝色着色剂,包括如下步骤: [0076] (1)缩合: [0077] 在250ml单口瓶内依次加入35g化合物A、12g化合物B,其中化合物A选取氯乙酸甲酯(纯度95%,阿拉丁),化合物B选取3‑氨基‑4‑甲氧基乙酰苯胺(AR,国药集团化学试剂有限公司),然后加入9g缚酸剂(无水碳酸钠,AR,国药集团化学试剂有限公司),搅拌均匀,调节体系pH值为5.5,升温至100℃,然后回流反应2h。 [0078] 随后加入1.1g催化剂(溴化钠,AR,阿拉丁),升温至110℃,进行分水回流反应4h。 [0079] 化合物A和化合物B的加入量摩尔比为4.84:1。 [0080] (2)后处理: [0081] 将上述反应体系降温至30‑35℃,加入去离子水搅拌20min,静置分层,然后进行减压蒸馏有机相,得到暗棕色油状物17.6g,即为化合物C。对化合物C以HPLC检测测纯度,检测条件为C18柱子,流动相选择90%乙腈和10%水,流速为1ml/min。化合物C的收率为86%,纯度≧90%。 [0082] 然后在暗棕色油状物体系内加入130ml乙酸,得到偶合组分的乙酸溶液,备用。 [0083] 由化合物A和化合物B缩合反应,得到化合物C的化学方程式如图1所示。 [0084] 对化合物C进行核磁分析,图4给出了化合物C的核磁检测图谱。 [0085] (3)重氮化: [0086] 在100ml单口瓶内加入5ml浓硫酸(纯度98%,上海凌峰化学试剂有限公司),搅拌下降温至0℃,然后缓慢加入0.746g亚硝酸钠,加入完毕后升温至70℃,搅拌至固体完全溶解。 [0087] 然后降温至0℃以下,并向其中加入30ml磷酸(AR,纯度85%,国药集团化学试剂有限公司),继续搅拌。 [0088] 最后,加入化合物D(2‑溴‑4,6‑二硝基苯胺),在‑5‑0℃下保温反应2h,得到重氮盐溶液。 [0089] 重氮化反应的化学方程式如图2所示。 [0090] (4)偶合: [0091] 在250ml单口瓶内加入200ml去离子水,搅拌下降温至0‑5℃。 [0092] 然后加入步骤(2)得到的偶合组分的乙酸溶液(其中含有偶合组分3.66g)。 [0093] 最后缓慢滴加步骤(3)得到的重氮盐溶液,控制温度≦‑10℃,滴加完毕后保温反应30min。 [0094] (5)后处理 [0095] 直接对步骤(4)反应后的体系进行抽滤,在500ml单口瓶中用去离子水搅洗滤饼,然后抽滤,用去离子水淋洗,直至滤饼呈中性。 [0097] 对半成品蓝色着色剂以HPLC检测测纯度,检测条件为C18柱子,流动相选择90%乙腈和10%水,流速为1ml/min。 [0098] 检测得到半成品蓝色着色剂的收率为95%,纯度为46%。 [0099] (6)纯化: [0100] 在100ml单口瓶中加入步骤(5)得到的半成品蓝色着色剂,然后加入15ml甲醇,升温至回流,搅拌30min后,降温至0℃搅拌6h,抽滤,去离子水清洗滤饼。 [0101] 然后将滤饼放入烘箱内烘干,即得到0.74g成品蓝色着色剂,纯度为76%。 [0102] 对蓝色着色剂进行核磁分析,图5给出了蓝色着色剂的核磁检测图谱。 [0103] 实施例2对实施例1得到的蓝色着色剂进行耐水洗牢度测试。 [0104] 将实施例1得到的蓝色着色剂加入去离子水中,配制成浓度为0.5g/500ml的悬浮液,再将悬浮液与去离子水按照1:4的体积比进行混合,用乙酸调节体系pH值为5,然后对尼龙纤维进行高温高压染色;同时取市售分散蓝291:3#样品,在相同条件下对同规格的尼龙纤维进行高温高压染色,作为对比。 [0105] 参考GB/T3921‑1997、GB/T3920‑1997、GB/T5718‑1997等测定其染色牢度,测试结果如表1所示。 [0106] 表1本发明的蓝色着色剂与市售分散蓝的染色牢度测试结果 [0107] [0108] 由此可看出,采用本发明的方法得到的蓝色着色剂具有更高的染色牢度,上色率更高,且更耐水洗、耐摩擦。 |