专利名称：一种多活性基全取代三嗪系阳离子接枝剂及其制备和使用方法
技术领域：
本发明涉及一种多活性基全取代三嗪系阳离子接枝剂及其制备和使用方法，属于纤维 染色前改性用化学品技术领域。
天然纤维及其混纺织物普遍使用活性和直接染料染色。但该染料上染率和固色率只有 60%-80%左右，其余20%左右的染料随染色废水排放，导致染料用量增加，成本提高。而 且净洗还需要大量的水，又增加了污水排放和处理的负担，尤其是染色时必须加入大量的 无机盐(氯化钠和硫酸钠，每升染液需用30—100克)，高含盐量印染废水的排放破坏了 水的生态环境。盐分的高深透性导致江河湖泊周围的土质盐碱化，降低农作物的产量，对 于废水中的无机盐还不能通过简单的物理化学或生化方法加以处理，因此，如何提高活性 染料的利用率，降低染色时无机盐的用量，是改善河流湖泊生态环境的一项重要内容。
无盐染色技术是近年来染整领域清洁生产的重要研究方向之一，其技术关键是用可行 的化学品对纤维素纤维进行改性，以实现不用盐作介质的染色技术。但是当前研究的改性 化学品大多是单一活性基接枝剂、或一取代、二取代三嗪基(一氯三嗪和二氯三嗪基)接 枝剂，由于其分子量小，直接性差，从而导致对天然纤维织物的处理周期长，改性剂用量 大，生产成本高，批量生产难以推广。
本发明的目的是解决天然纤维及含天然纤维的混纺织物染色效果差、染色污染严重， 以及目前为改善所述织物染色效果采用的改性剂改性效果差、成本高、难以推广的问题， 提供一种具有多活性基团，可以与纤维素纤维接枝反应，能够改善织物染色性能的阳离子 接枝剂及其制备方法和使用方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种多活性基全取代三嗪系阳离子接枝 剂，其特征在于，具有如下通式
背景技术：
发明内容
Y(CH2)mN+CI—(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI
CIH2C(HO)HCH2C(H3C)2-CI+Nm(H2C)Y
Y(CH2)mN+C|-(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI
4其中，Y为0或NH， m为2或3。
本发明还提供了上述阳离子接枝剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为-
第一步在0-10。C的三聚氯氰水溶液中加入N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二 甲氨基乙醇盐酸盐，其中，三聚氯氰与N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二甲氨基乙 醇盐酸盐的摩尔比为l: 1，用碱调节pH值为3，反应至溶液中pH值保持不变为止；
第二步将第一步所得溶液升温至35-45'C，加入N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二甲氨基乙醇盐酸盐，其中，三聚氯氰与N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二甲氨 基乙醇盐酸盐的摩尔比为1: 1，用碱调节pH值为5-6，反应1.5h;
第三步将第二步所得溶液升温至70-85。C，加入N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二甲氨基乙醇盐酸盐，其中，三聚氯氰与N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二甲氨
基乙醇盐酸盐的摩尔比为1: 1，反应2h;
第四步将第三步所得溶液用酸调节pH值到1，加入环氧氯丙烷，其中，三聚氯氰
与环氧氯丙垸与的摩尔比为1: 3.3，在70-85'C保温反应4h。
所述制备方法的化学反应方程式为 Cl
+ HY(CH2)mN(CH3)
cr 'CI
|(CH2)mN(CH3)2
N^N
、N'
cr 乂1
Y(CH2)mN(CH3)2
Y(CH2)mN(CH3)2
I HY(CH2)mN(CH3)
甲2)m,3) -^ N人
^ X人 XJ、
C N\Y(CH2)mN(CH3)2 (CH3)2N(CH2)mY/ N \Y(CH2)mN(CH3)2
Y(CH2)mN+C|-(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI
CH2-CH2CH2CI
-CIH2C(HO)HCH2C(H3C)2-CI+Nm(H2C)YN -Y(CH2)mN+Cr(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI
其中，Y为0或NH， m为2或3。 所述第一步和第二步中所用的碱分别优选为碳酸钠、碳酸氢钠或磷酸钠。 所述第四步中所用的酸优选为盐酸、硫酸或醋酸。
所述三聚氯氰水溶液的浓度一般釆用20wt%， N， N — 二甲基丙二胺盐酸盐、N， N-
5二甲氨基乙醇盐酸盐和环氧氯丙垸采用化学纯试剂。
本发明还提供了上述阳离子接枝剂的使用方法，其特征在于，具体步骤为
第一步配制含有权利要求1所述阳离子接枝剂、氢氧化钠以及渗透剂脂肪醇聚氧乙
烯醚(JFC)的水溶液，所述阳离子接枝剂、氢氧化钠和渗透剂JFC的质量百分比浓度分别
为5%、 1%和0. 1%，将棉织物以固液重量比1: 10-20浸入上述溶液，放置10min，在40 'C浸轧2-4h，轧余率为80-100%,用清水洗涤棉织物至pH值为7;
第二步将棉织物用染色剂雅格素红以浴比1: 10在6(TC染色lh，雅格素红的用量
为棉织物重量的2%。
本发明与现有技术相比具有以下优点
1、 使用含有多活性基全取代三嗪系阳离子接枝剂，对纤维素纤维进行多活性基交联
改性，提高了织物与染料的亲和力，无须使用各类盐类促染，就能得到比用盐染色提高20%
以上的深度，大大提高了染料的利用率，而且染色后液体不用处理，可直接回用，真正实
现了清洁生产的目的；
2、 本发明使用多活性基阳离子化合物对纤维素纤维进行多活性基交联改性，改变了 单一活性基接枝改性存在的分子量小、直接性差、处理周期长、用量大等缺陷，使得棉织 物的改性简单易行，改性剂用量少，处理时间短，处理效果好，染色均匀；
3、 本发明反应结束后所得溶液不需要分离，提纯，可直接应用于纤维素纤维改性。
具体实施例方式
下面结合实施例来具体说明本发明。
实施例1
2， 4， 6-三-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-三嗪氯化铵制备 在内置200g冰水溶液并装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中加入lmol三聚氯氰，在0 'C搅拌条件下，缓缓滴加lmol的N， N—二甲基丙二胺的盐酸盐，用碳酸钠固体调节控制 pH值3，搅拌，直到反应溶液pH保持不变为止，升温至35T:。搅拌下再加入lmol的N， N—二甲基丙二胺的盐酸盐，用碳酸钠固体调节控制pH值5，搅拌反应1.5h，继续升温至 70°C，加入lmol N， N — 二甲基丙二胺的盐酸盐，在此温度下反应2h。滴加35wt^的盐 酸溶液20ml调节pH至1 ，然后缓缓滴加3.3mol化学纯环氧氯丙垸(98wt%)，加完后70 。C保温反应4h，即得到含量为32wt。/。的2， 4， 6-三-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-三 嗪氯化铵溶液。溶液为无色透明液体。将溶液蒸发，DMF重结晶，IR， HNMR证明产物 结构如下<formula>formula see original document page 7</formula>生成物不需要分离、提纯、可直接应用在纤维素纤维改性。
实施例2
2，4-二-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨萄-6-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪
氯化铵制备
在内置200g冰水溶液并装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中加入lmol三聚氯氰，在0'C搅拌条件下缓缓滴加lmol的N， N—二甲基丙二胺的盐酸盐，用碳酸氢钠固体调节控制pH值3，搅拌，直到反应溶液pH保持不变为止，升温至4(TC。搅拌下再加入lmol的N，N—二甲基丙二胺的盐酸盐，用碳酸氢钠固体调节控制pH值5，搅拌反应1.5h，继续升温至85°。，加入lmolN， N—二甲氨基乙醇的盐酸盐，在此温度下反应2h。滴加30wt。/o醋酸溶液调节pH至l，然后缓缓滴加3.3mol化学纯环氧氯丙烷(98wt%)，加完后85。C保温反应4h，即得到含量为32 wt %的2， 4， -二-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]--6-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵溶液。溶液为无色透明液体。将溶液蒸发，DMF重结晶，IR， HNMR证明产物结构如下
Cl-
nh(ch2)3n+(ch3)2ch2ch(oh)ch2ciN》N
^ 入\ Ct
cich2ch(oh)ch2(ch3)2n+(ch2)20 , nh(ch2)3n (ch3)2ch2ch(oh)ch2ci
生成物不需要分离、提纯，可直接应用于纤维素纤维改性。
实施例3
2-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-4， 6-二-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵制备
在装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，将lmol三聚氯氰加入到200g冰水溶液里，在(TC搅拌条件下缓缓滴加lmol的N， N—二甲基丙二胺的盐酸盐，用磷酸钠固体调节控制
7pH值3，搅拌，直到反应溶液pH保持不变为止，升温至45'C。搅拌下再加入lmol的N，N—二甲氨基乙醇的盐酸盐，用磷酸钠固体调节控制pH值6，搅拌反应1.5h，继续升温至85°C。加入lmolN, N—二甲氨基乙醇的盐酸盐，在此温度下反应2h。滴加硫酸溶液(18wt。/。)调节pH至l，然后缓缓滴加3.3mol化学纯环氧氯丙垸(98wt%)，加完后85。C保温反应4h，即得到含量为32 wt。/。的2—[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-4， 6-二-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵溶液。溶液为无色透明液体。将溶液蒸发，DMF重结晶，IR， HNMR证明产物结构如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
生成物不需要分离、提纯，可直接应用在纤维素纤维改性。
实施例4
2， 4， 6-三-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-二嗪氯化铵制备在内置200g冰水溶液并装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，加入lmol三聚氯氰，在l(TC搅拌条件下缓缓滴加lmol的N， N—二甲氨基乙醇的盐酸盐，用Na2C03固体调节控制pH值3，搅拌，直到反应溶液pH保持不变为止，升温至45'C，搅拌下再加入lmol的N， N—二甲氨基乙醇的盐酸盐，用Na2C03固体调节控制pH值6，搅拌反应1.5h，继续升温至85。C，加入lmolN， N—二甲氨基乙醇的盐酸盐，在此温度下反应2h。滴加35wt%的盐酸溶液20ml调节pH至1，然后缓缓滴加3.3mol化学纯环氧氯丙烷(98wt%)，加完后85。C保温反应4h，即得到含量为32wtQ/。的2， 4， 6-三-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵溶液。溶液为无色透明液体。将溶液蒸发，DMF重结晶，IR， HNMR证明产物结构如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
生成物不需要分离，提纯，可直接应用在纤维素纤维改性。实施例5
配制含有2， 4， 6-三-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氮基丙氨基]-三嗪氯化铵、氢氧化钠以及渗透剂JFC的水溶液，所述2， 4， 6-三-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-三嗪氯化铵、氢氧化钠和渗透剂JFC的质量百分比浓度分别为5n/。、 1%和0. 1%，将棉织物以固液重量比1: IO浸入上述溶液，放置10min，在40。C浸轧2h，轧余率为80%，用清水洗涤棉织物至pH值为7;将棉织物用染色剂雅格素红BF-3B (染料强度为100%)以浴比1: 10在6(TC染色lh，雅格素红的用量为棉织物重量的2%，上染率可达到98%，传统加盐染色上染率只有76%，传统不加盐染色上染率只有46%。
实施例6
配制含有2， 4-二-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-6-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵、氢氧化钠以及渗透剂JFC的水溶液，所述2， 4-二-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-6-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵、氢氧化钠和渗透剂JFC的质量百分比浓度分别为5%、 1%和0. 1%，将棉织物以固液重量比1: 20浸入上述溶液，放置10min，在4(TC浸轧4h，轧余率为100%，用清水洗涤棉织物至pH值为7;将棉织物用染色剂雅格素红BF-3B (染料强度为100%)以浴比1: 10在6(TC染色lh，雅格素红的用量为棉织物重量的2%，上染率可达到98%,传统加盐染色上染率只有76%，传统不加盐染色上染率只有46%。
实施例7
配制含有2-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-4， 6-二-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵、氢氧化钠以及渗透剂JFC的水溶液，所述2-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-4， 6-二-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵、氢氧化钠和渗透剂JFC的质量百分比浓度分别为5%、 1%和0. 1%，将棉织物以固液重量比1: 20浸入上述溶液，放置10min，在4(TC浸轧4h，轧余率为100%，用清水洗涤棉织物至pH值为7;将棉织物用染色剂雅格素红BF-3B (染料强度为100%)以浴比1: 10在60。C染色lh，雅格素红的用量为棉织物重量的2%，上染率可达到97%，传统加盐染色上染率只有76%，传统不加盐染色上染率只有46%。
实施例8
配制含有2， 4， 6-三-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵、氢氧化钠以及渗透剂JFC的水溶液，所述2， 4， 6-三-[2-羟基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化铵、氢氧化钠和渗透剂JFC的质量百分比浓度分别为5%、 1%和0. 1%，将棉织物以固液重量比1: 20浸入上述溶液，放置10min，在40。C浸轧4h，轧余率为100%,用清水洗涤棉织物至pH值为7;将棉织物用染色剂雅格素红BF-3B (染料强度为100%)以浴比1: 10在60'C染色lh，雅格素红的用量为棉织物重量的2%，上染率可达到98%，传统加盐染色上染率只有76%，传统不加盐染色上染率只有46%。
权利要求
1、一种多活性基全取代三嗪系阳离子接枝剂，其特征在于，具有如下通式其中，Y为O或NH，m为2或3。
2、权利要求l所述的阳离子接枝剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为-第一步在0-10。C的三聚氯氰水溶液中加入N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二甲氨基乙醇盐酸盐，其中，三聚氯氰与N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二甲氨基乙醇盐酸盐的摩尔比为l: 1，用碱调节pH值为3，反应至溶液中pH值保持不变为止；第二步将第一步所得溶液升温至35-45'C，加入N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N，N-二甲氨基乙醇盐酸盐，其中，三聚氯氰与N， N — 二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二甲氨基乙醇盐酸盐的摩尔比为1: 1，用碱调节pH值为5-6，反应1.5h;第三步将第二步所得溶液升温至70-85。C，加入N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N，N-二甲氨基乙醇盐酸盐，其中，三聚氯氰与N， N—二甲基丙二胺盐酸盐或N， N-二甲氨基乙醇盐酸盐的摩尔比为1: 1，反应2h;第四步将第三步所得溶液用酸调节pH值到1，加入环氧氯丙烷，其中，三聚氯氰与环氧氯丙垸与的摩尔比为1: 3.3，在70-85t:保温反应4h。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一步和第二步中所用的碱分别为碳酸钠、碳酸氢钠或磷酸钠。
4、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第四步中所用的酸为盐酸、硫酸或醋酸。
5、权利要求l所述的阳离子接枝剂的使用方法，其特征在于，具体步骤为第一步配制含有权利要求1所述阳离子接枝剂、氢氧化钠以及渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液，所述阳离子接枝剂、氢氧化钠和渗透剂JFC的质量百分比浓度分别为5%、1%和0. 1%，将棉织物以固液重量比1: 10-20浸入上述溶液，放置10min，在4(TC浸轧2-4h，轧余率为80-100%，用清水洗涤棉织物至pH值为7;第二步将棉织物用染色剂雅格素红以浴比l: 10在6(TC染色lh，雅格素红的用量Y(CH2)mN+C|-(CH3)2CH2CH(OH)CH2CICIH2C(HO)HCH2C(H3C)2-CI+Nm(H2C)YY(CH2)mN+CI—(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI为棉织物重量的2%。
全文摘要
本发明提供了一种多活性基全取代三嗪系阳离子接枝剂，其特征在于，具有如上通式，其中，Y为O或NH，m为2或3。本发明还提供了上述阳离子接枝剂的制备方法和使用方法。本发明提高了织物与染料的亲和力，无须使用各类盐类促染，就能得到比用盐染色提高20％以上的深度，大大提高了染料的利用率，而且染色后液体不用处理，可直接回用，真正实现了清洁生产的目的；改性简单易行，改性剂用量少，处理时间短，处理效果好，染色均匀；所得溶液不需要分离，提纯，可直接应用于纤维素纤维改性。
文档编号C07D251/00GK101509191SQ200910047380
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者侯爱芹, 俞建勇, 王晓俊, 谢孔良 申请人:东华大学