用于提高染料坚牢度的试剂的制作方法

专利名称：用于提高染料坚牢度的试剂的制作方法
技术领域：
本发明所述的技术涉及用于提高染料坚牢度的试剂。
背景技术：
染色是向织物或其它材料赋予颜色的过程。大部分染料得自天然或人造来源。天然染料典型地得自矿物来源、或动物或织物材料。典型地通过化学合成生产人造染料，或者可以通过对天然染料的化学改性制造人造染料。相比于天然染料，人造染料通常实现了更宽的颜色范围并且通常更加稳定。不同种类的染料用于不同类型的织物纤维以及织物制造过程的不同阶段，从松散、的纤维，到纱线和布，以及成衣。例如，丙烯酸类纤维，典型地用碱性染料染色；尼龙和蛋白质纤维如羊毛和丝绸，典型地用酸性染料染色；而聚酯纱线，典型地用分散性染料染色。棉纤维、纱布和成衣，用一系列染料类型染色，包括类似于天然染料的瓮染料，以及新式的、人造的染料，如反应性染料和直接染料。

发明内容
概沭在一个实施方案中，本公开描述了一种用于提高染料坚牢度(即，染料在被染色制品中的保持力)的试剂。一方面，所述试剂可以包含具有至少一种官能团的化合物，所述至少一种官能团能够与纤维或染料分子形成至少一种相互作用。另一方面，所述试剂可以包含具有至少一种官能团的化合物，所述至少一种官能团能够形成至少一种被设计成将染料分子结合到纤维上的键。在另一个实施方案中，本公开描述了一种用于提高染料坚牢度的方法。一方面，所述方法可以包括，在如上所述用于提高染料坚牢度的试剂的存在下，将至少一种纤维暴露在至少一种被设计成改变纤维的颜色的染料中。在又一个实施方案中，本公开描述了一种被染色制品。一方面，所述被染色制品可以包含纤维、染料和所述用于提高染料坚牢度的试剂，在所述试剂中，所述化合物的官能团与所述纤维或所述染料形成至少一种相互作用或至少一种键。前述的概述仅仅是说明性的，并且不意图以任何形式成为限制性的。除上述说明性的方面、实施方案、和特征之外，其它的方面、实施方案、和特征通过参考以下的详细描述也变得明显。
_9]附图
简要说明图I提供了一种具有结合在其上的染料分子的纤维的说明性实施方案的示意图。图2A和2B提供了一种纤维、染料分子、和能够提高染料坚牢度的试剂的说明性实施方案的示意图。详细描沭导言和定义
在以下的详细描述中参考了附图，所述附图形成了本说明书的一部分。在附图中，除非在上下文中另有规定，否则相似的符号通常标志着相似的部分。在详细描述、附图、和权利要求中描述的说明性的实施方案不意在具有限制性。可以利用其它实施方案，且在不脱离在此提出的主题的精神或范围的情况下，可以做出其它的改变。容易理解，如在此概述及在图中说明的本公开的方面，可以以广泛的各种不同结构被安排、取代、组合、分离、以及设计，所有这些均在此被明确地预期。在此描述的实施方案涉及用于提高染料在被染色制品中的保持力的试剂。染料被保持的能力典型地称为“染料坚牢度”。染料坚牢度通常指染料在被染色制品中被保持的程度。例如，染料坚牢度可以指染料对于经过例如洗涤或磨损和/或对光的暴露而从被染色制品脱离和/或随时间流逝降解的抵抗能力。染料坚牢度典型地用作定性的术语。“坚牢”的染料通常在被染色制品中很好地保持，并且对于经过洗涤、磨损、或光照中一种以上作用而脱离和/或降解具有抵抗性。“不坚牢”的染料通常被染色制品中不能很好地保持，并且经过洗涤、磨损、或光照中一种以上的 作用，容易脱离和/或降解。提高染料坚牢度的试剂可以增加染料分子与制品中的纤维结合的倾向。染料分子可以通过多种机制与制品中的纤维结合，所述机制包括但不限于氢键键合、范德华相互作用、偶极-偶极相互作用、相互作用、离子键键合以及共价键键合。用于对制品(例如，纤维素纤维，如棉、人造纤维、亚麻、苎麻等)染色的普通类型的染料是通常所说的“直接染料”。直接染料是一类典型地在热的水溶液中施用在制品上的染料。直接染料在所有染料中属于最便宜的，这便于它们的应用。然而，关于坚牢度，直接染料和其它弱结合的染料往往表现得相当差。例如，不经适当的后处理，直接染色的衣服将随着每次洗涤而一点点地“渗色”，失去它们的亮度并损害在同一桶中被洗的其它的衣物。直接染料仅仅通过被称为直接染色力的性质松散地与纤维分子结合，直接染色力是染料与制品的纤维不通过强键如共价键相结合的趋势。不限于一种理论的情况下，直接染色力被认为是范德华力和氢键键合的组合的结果。直接染色力的强度通常随着染料分子尺寸的增加而增加。即，典型地可以通过增加染料分子的尺寸增加染料的坚牢度。如此，为了实用，直接染料典型地必须是相对大的分子。然而，由于染料分子含有更多能够吸收额外的光波长的部分，所以大染料分子倾向于产生暗淡的颜色。也可以通过使用与纤维反应并与纤维形成一种以上键的染料，提高染料的坚牢度。例如，纤维反应性染料与纤维反应并且良好地保持在纤维中，所述染料倾向于具有更明亮的色彩，因为它们由较小的分子构成。然而，纤维反应性染料典型地比染料如直接染料昂贵太多，而且并非所有染料均可以被制成为纤维反应性的。用于提高染料坚牢度的试剂本公开涉及能够提高染料坚牢度的试剂。在一个实施方案中，用于提高染料坚牢度的试剂可以包含具有至少一种官能团的化合物，所述至少一种官能团能够与纤维和/或染料分子形成至少一种相互作用或至少一种键。可以设计所述相互作用或键，以将染料分子结合到纤维上。在一个实施方案中，所述试剂可以包含具有至少一种官能团的化合物，所述至少一种官能团能够与纤维和/或染料分子上的部分反应或相互作用以使染料分子结合或联结到纤维上。一方面，在试剂和纤维或染料分子之间的相互作用或键可以是物理键(bond)或化学键。在一个实施方案中，所述试剂和纤维或染料之间的相互作用或键可以是以下各项中至少一项氢键、范德华相互作用、共价键、离子键或它们的组合。一方面，可以将染料分子结合至纤维的试剂能够通过增加纤维和染料之间的结合强度提高染料坚牢度。另一方面，如本文所述的试剂能够促进较小的染料分子作为直接染料的实际应用。可以通过一种以上在此所述的试剂变得对纤维坚牢的这样的小染料，能够将直接染料的成本效率和更昂贵的纤维反应性染料的亮度及坚牢度结合在一起。一方面，所述用于提高染料坚牢度的试剂中包含的化合物可以包含至少一种第4族元素或第14族元素。第4族元素包括钛(Ti)、锆(Zr)和铪(Hf)。第14族元素包括硅
(Si)、锗(Ge)、和锡(Sn)。这样，所述化合物可以包含硅、锗、锡、钛、锆、或铪中至少一种。在一个实施方案中，所述化合物可以包含硅或钛中至少一种。
在一个实施方案中，包含于所述化合物中的至少一种官能团可以具有与作为纤维和/或染料的一部分的至少一种部分或至少一种官能团形成至少一种相互作用或至少一种键的趋势。包含于所述化合物中的至少一种官能团可以与纤维和/或染料的部分或官能团形成至少一种相互作用或至少一种键，并且所述相互作用或键可以是物理的或化学的相互作用或键。例如，且并非限定性地，所述官能团能够与纤维或染料中的部分或官能团形成物理的或化学的键或相互作用。在一个实施方案中，所述物理键或相互作用可以是氢键或范德华相互作用。在一个实施方案中，所述化学键或相互作用可以是共价键或离子键。在另一个实施方案中，包含于所述化合物中的至少一种官能团可以是前体，所述前体可以转化成这样的官能团，该官能团具有趋向于与纤维和/或染料中的部分或官能团形成至少一种相互作用或至少一种键的趋势。一方面，所述的至少一种官能团可以是氢、羟基、卤素、氨基、硫羟(thiol)、烷基、烯基、炔基、烃氧基(alkoxide)、或芳基的至少一种。所述“卤素”可以是氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)或砹(At)。在另一个实施方案中，所述卤素可以是氯(Cl)或溴(Br)。在又一个实施方案中，所述卤素可以是氯(Cl)。所述“氨基”可以指含有具有孤对电子的基础氮原子和通过共价键连接在该氮原子上的两个氢原子的化合物和/或官能团。氨基中的至少一个氢原子可以被取代基如烷基、芳基、氣等取代。所述“硫羟”可以指由硫-氢键(-SH)构成的化合物和/或官能团。硫羟是醇基(-0H)的硫类似物。硫轻也称为巯基或硫醇(mercaptans)。所述“烷基”可以指直链的或支链的饱和烃基团，其通常具有特定的碳原子数(即，例如CV6烷基指具有I、2、3、4、5或6个碳原子的烷基，而CV12烷基指具有I、2、3、4、5、
6、7、8、9、10、11或12个碳原子的烷基)。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戍_1_基、戍_2_基、戍-3-基、3-甲基丁 -1-基、3-甲基丁 _2_基、2_甲基丁 -2-基、2,2,2-二甲基乙-I-基、正己基等。所述“烯基”可以指具有一个以上不饱和碳-碳双键，且通常具有2至20个碳原子、2至16个碳原子、2至12个碳原子、2至8个碳原子或2至4个碳原子的直链或支链的烃链。在一个实施方案中，所述烯基可以具有直链的或支链的，或环状的或无环的结构。稀基的实例包括但不限于乙稀基、1_丙稀_1_基、1_丙稀~2~基、2_丙稀-I-基、I- 丁稀 _1-基、1_ 丁稀 ~2~ 基、3- 丁稀-I-基、3- 丁稀 ~2~ 基、2- 丁稀-I-基、2- 丁稀 ~2~ 基、2-甲基-I-丙稀-I-基、2-甲基-2-丙稀_1-基、I，3- 丁二稀-I-基、I，3-丁二稀~2~基等。
所述“炔基”可以指具有一个以上碳-碳三键，且通常具有特定的碳原子数的直链或支链的烃链。炔基的实例包括但不限于乙炔基、I-丙炔-I-基、I-丙炔-2-基、2-丙炔-I-基、I- 丁炔-I-基、I- 丁炔-2-基、3- 丁炔-I-基、3- 丁炔-2-基、2- 丁炔-I-基、2-丁炔-2-基、2-甲基-I-丙炔-I-基、2-甲基-2-丙炔-I-基等。所述“烃氧基”可以指具有I至20个碳原子、I至16个碳原子、I至12个碳原子、I至8个碳原子或I至4个碳原子的烃氧基(alkoxy)。在一个实施方案中，所述烃氧基可以具有直链的或支链的，或环状的或无环的结构。烃氧基的实例包括但不限于甲氧基、乙、氧基、丙氧基、丁氧基、戍氧基、烧基_0_、烯基-O-、块基-0等。所述“芳基”可以分别指一价或二价芳族基团，包括5-元和6-元单环芳族基团，其可以含有0至4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子。单环状芳基的实例包括但不限于苯基、吡咯基、呋喃基、噻吩基、噻唑基、异噻唑基、咪唑基、三唑基、四唑基、吡唑基、噁唑基、异噁唑基、吡啶基、吡嗪基、哒嗪基、嘧啶基等。所述芳基还包括二环基团、三环基团等，包括如上所述的稠合的5元环和6元环。多环芳基的实例包括但不限于萘基、联苯基、蒽基、芘基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并二噁唑基、苯并噻唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、喹啉基、异喹啉基、吲哚基、苯并呋喃基、嘌呤基、吲嗪基等。所述芳基可以于任何环原子处连接至母基团或基体，除非这样的连接将违反价态的要求。同样地，所述芳基可以包含一种以上的非氢取代基，除非这样的取代将违反价态的要求。有用的取代基包括但不限于烷基、烯基、炔基、卤代烧基、齒代稀基、齒代块基、环烧基、环稀基、烧氧基、环烧氧基、烧酸基、环烧酸基、环稀酸基、烧氧基擬基、环烧氧基擬基、以及如上文定义的齒素、以及轻基、硫轻、硝基、氣基、烧基氣基和_■烧基氣基。在一个实施方案中，如上所述的氨基、烷基、烯基、炔基或烃氧基可以包含一个以上的非氢!取代基。有用的取代基包括但不限于烧基、稀基、块基、齒代烧基、齒代稀基、齒代块基、环烧基、环稀基、烧氧基、环烧氧基、烧酸基、环烧酸基、环稀酸基、烧氧基擬基、环烧氧基擬基、以及如上文定义的齒素、以及轻基、硫轻、硝基、氣基、烧基氣基和~■烧基氣基。在一个实施方案中，用于提高染料坚牢度的试剂中包含的化合物可以由式I表示，MRn式I在式I的化合物的一方面，M可以表示第4族元素或第14族元素，R表示-X或-L-X，其中X独立地表示氢、羟基、卤素、氨基、硫羟、烷基、烯基、炔基、烃氧基、或芳基，而L独立地表示亚烧基、亚烯基、亚炔基、或烯化氧(alkylene oxide),且n是2至20之间的数值。在式I中，M可以是娃、锗、锡、钛、错、或铪。在另一个实施方案中，M可以是硅或钛。在式I中，X可以是氢、羟基、卤素、氨基或烃氧基。在另一个实施方案中，X可以是氢、羟基、氯、氨基或具有I至8个碳原子的烃氧基。在又一个实施方案中，X可以是氢、羟基、氯、氨基或具有I至4个碳原子的烃氧基。
在式I中，L的亚烷基、亚烯基、亚炔基或烯化氧可以包含一个以上的非氢取代基。有用的取代基包括但不限于烧基、稀基、块基、齒代烧基、齒代稀基、齒代块基、环烧基、环稀基、烧氧基、环烧氧基、烧酸基、环烧酸基、环稀酸基、烧氧基擬基、环烧氧基擬基、以及如上文定义的齒素、以及轻基、硫轻、硝基、氣基、烧基氣基和~■烧基氣基。在式I中，L可以是亚烷基或烯化氧。在一个实施方案中，L可以是具有I至8个碳原子的亚烷基或具有I至8个碳原子的烯化氧。在又一个实施方案中，L可以是具有I至4个碳原子的亚烷基或具有I至4个碳原子的烯化氧。在式I中，n的范围可以是2至15，2至10，2至6或2至4。在另一个实施方案中，m可以是2，4或6。在一个实施方案中，由式I表示的化合物可以是原硅酸酯、原钛酸酯或原锆酸酯。在另一个实施方案中，由式I表示的化合物可以是原硅酸酯或原钛酸酯。在又一个实施方案中，由式I表示的化合物可以是原硅酸四烷基酯或原钛酸四烷基酯。在又一个实施方案中，式I表示的化合物可以是原硅酸四烷基酯或原钛酸四烷基酯，其中，所述烷基独立地具有I至8个碳原子以及直链的或支链的，或环状的或无环的结构。在又一个实施方案中，式I表示的化合物可以是原硅酸四烷基酯或原钛酸四烷基酯，其中，所述烷基独立地具有I至4个碳原子以及直链的或支链的，或环状的或无环的结构。在一个实施方案中，用于提高染料坚牢度的试剂中包含的化合物可以由式II表
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权利要求
1.一种用于提高染料坚牢度的试剂，所述试剂包含具有至少一种官能团的化合物，所述至少一种官能团能够与纤维或染料分子形成至少一种相互作用或至少一种键。
2.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述相互作用或键是氢键、范德华相互作用、共价键或离子键的至少一种。
3.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述化合物包含第4族元素或第14族元素。
4.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述化合物包含硅、锗、锡、钛、错、或铪。
5.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述官能团是氢、羟基、齒素、氣基、硫轻、烧基、稀基、块基、经氧基、或芳基。
6.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述化合物由下式表示 MRn 式I 其中，M表示第4族元素或第14族元素；R表示-X或-L-X，其中X独立地表示氢、羟基、齒素、氣基、硫轻、烧基、稀基、块基、芳基、或经氧基，且L独立地表不亚烧基、亚稀基、亚炔基、或烯化氧；且n是2至20之间的数值。
7.根据权利要求6所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，式I中的M表示硅、锗、锡、钛、错、或铪的至少一种，而式I中的R独立地表示氢、轻基、卤素、氨基或烃氧基。
8.根据权利要求6所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述由式I表示的化合物是原硅酸酯、原钛酸酯或原锆酸酯。
9.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述化合物由下式表示 R R R I 「I 1 _ I R—M -T- (..)—M——(J—M—RILI JnIRRR 式Ii 其中，M表示第4族元素或第14族元素；R独立地表示-X或-L-X,其中X独立地表示氧、轻基、齒素、氣基、硫轻、焼基、稀基、块基、芳基、或径氧基，且L独立地表不亚焼基、亚稀基、亚炔基、或烯化氧；且n表示0至50之间的数值。
10.根据权利要求9所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，式II中的M表示硅、锗、锡、钛、错、或铪的至少一种，而式II中的R独立地表示氢、轻基、卤素、氨基或径氧基。
11.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述化合物由下式表示.K,ItR! !! TIi;II't> a .j .-fx d... I . . ..cy' I ^l\ Dl一 ^ I■iI.1I #§i:l I-I I'IJI焉—^.一 .+ IPPP 式III其中，R独立地表示-X或-L-X，其中X独立地表示氢、轻基、齒素、氨基、硫轻、烷基、烯基、块基、芳基、或经氧基，且L独立地表不亚烧基、亚稀基、亚块基、或稀化氧；且q表不O至50之间的数值。
12.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述纤维包含羟基或氨基。
13.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述纤维是纤维素纤维或动物纤维。
14.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述染料包含羟基或氨 基。
15.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述染料是直接染料。
16.根据权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，所述试剂还包含催化剂，所述催化剂被设计成用于催化在所述化合物与所述染料或所述纤维之间的所述相互作用或键的形成。
17.一种用于提高染料坚牢度的方法，所述方法包括 在如权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂的存在下，将至少一种纤维暴露在被设计成改变所述纤维的颜色的染料中。
18.一种被染色的制品，所述被染色的制品包含纤维、染料和如权利要求I所述的用于提高染料坚牢度的试剂，其中，所述试剂中的所述化合物的所述官能团与所述纤维和所述染料形成至少一种相互作用或至少一种键。
全文摘要
本发明提供了一种能够提高染料坚牢度的试剂。所述试剂包含包含至少一种官能团的化合物，所述至少一种官能团能够与纤维或染料分子形成至少一种相互作用或至少一种键。同样，本发明提供了一种使用所述试剂以提高染料坚牢度的方法和一种包含所述试剂的被染色制品。
文档编号D06P1/38GK102741356SQ201080063043
公开日2012年10月17日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年2月26日
发明者崔东勋 申请人:高丽大学校产学协力团