针对涤纶的染色方法及所用的含两个重氮基团的反应性染料

本发明属于精细化工领域和纺织印染领域，涉及一种含两个重氮基团的反应性染料、其制备方法及针对涤纶的染色应用。

背景技术：

1、涤纶织物通常以分散染料进行染色。分散染料与涤纶纤维之间主要以范德华力、氢键、疏水作用等弱作用力结合。因此，分散染料在高湿热等严苛条件下仍然有可能离开涤纶纤维，导致染色涤纶织物出现色牢度下降等问题。

2、专利zl2020113256420提出在常规分散染料结构中引入两个含有双吖丙啶结构的反应性片段，开发反应性染料，来解决染色涤纶织物色牢度不足的问题。然而，这种染料合成十分不便，不仅合成步骤多、总收率较低，且合成中需要使用液氨作为必要的原料，同时还需超低温等苛刻条件，使得合成操作复杂。因此，有必要开发出合成更加简便、成本更加低廉的替代染料。

3、结构通式为的化合物称为重氮化合物。它具有与双吖丙啶化合物类似的性质，即在高温条件下可以释放氮气、形成卡宾，进而具有和碳-氢键发生化学反应的能力。目前，尚未见含有两个重氮基团的反应性染料。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种针对涤纶的染色方法及所用的含两个重氮基团的反应性染料。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种含两个重氮基团的反应性染料，其结构式为以下任一：

3、

4、

5、本发明还同时提供了上述含两个重氮基团的反应性染料的制备方法，包括如下步骤：

6、将芳香族伯胺类重氮盐、化合物a和甲醇形成的反应体系进行搅拌反应，反应过程中调节体系ph值(使用碳酸钠)处于4～6，所得的反应液经后处理得到含两个重氮基团的反应性染料(即，反应性染料i～vi)；所述反应温度为0～5℃；所述反应时间为0.5±0.1h；所述芳香族伯胺类重氮盐与化合物a的摩尔比为1.5：1；

7、化合物a的结构为：

8、

9、芳香族伯胺类重氮盐的结构为：arn2+。

10、作为本发明的含两个重氮基团的反应性染料的制备方法的改进，芳香族伯胺类重氮盐为以下任一：苯胺重氮盐、对硝基苯胺重氮盐、2-氯-4-硝基苯胺重氮盐、2,4-二硝基苯胺重氮盐、2-溴-4-硝基-6-氰基苯胺重氮盐、2-氨基-5-硝基噻唑重氮盐。

11、作为本发明的含两个重氮基团的反应性染料的制备方法的进一步改进。反应体系中：化合物a与甲醇的用量比为0.1～0.5mol/l。

12、本发明还同时提供了一种针对涤纶的染色方法，利用如上所述的含两个重氮基团的反应性染料，包括以下步骤：

13、步骤1：将0.01～1g含两个重氮基团的反应性染料溶于100ml作为有机溶剂的甲醇中，配制成染液；

14、步骤2：将涤纶浸入步骤1所得染液；染液温度为70±5℃；浸染时间1±0.1h；纤维织物与染液的质量比为1:5～1:100；

15、步骤3：取出步骤2所得的浸泡后的纤维织物，于60±5℃干燥至恒重；

16、步骤4：将步骤3所得纤维织物置于两片不锈钢薄板中，整体放入加热装置中加热；加热温度为140～160℃；加热时间为0.5～2h；不锈钢薄板厚度为0.2～0.5mm；

17、步骤5：将步骤4所得的纤维织物取出，自然冷却，即得染色涤纶。

18、本发明通过制备含有两个重氮基团的苯胺衍生物作为重氮组分，可以和芳香族伯胺类重氮盐发生偶合反应构造偶氮结构而获得颜色。合成路线短、操作简便、所用原料试剂廉价、总收率高。在该合成方法中，仅需通过改变重氮盐种类，即可很好地扩展染料的颜色，从而丰富染料色谱。

19、本发明将含有重氮基团的结构片段作为反应性片段，与偶氮发色体结构进行结合，设计合成了一种含有两个重氮基团的新型反应性染料。该染料在高温处理时会引发重氮基团转变为活泼卡宾中间体，从而与涤纶上碳-氢键发生插入反应。本发明在染料母体中引入两个重氮基团，目的是为了提高染料与涤纶纤维的反应程度，以大幅提升染色涤纶的固色效果。

20、本发明采用溶剂染色+高温固色的方法进行染固色，操作简便、无需额外预处理染料。使用本发明的染料染色的涤纶具有良好的耐皂洗、耐摩擦和耐升华等色牢度等级，同时具有良好的耐迁移特性。此外，本发明提供的染料及染色方法还具有提升涤纶织物机械性能的特点。

21、本发明染色时控制温度不超过100℃，使得残液中的染料仍然具有反应活性，可以回收利用，无废水产生。

22、相对于专利zl2020113256420而言，本发明在达到染色涤纶具有良好染色效果的同时，最突出的优势在于染料合成更加方便、合成步骤更简洁、操作更加方便、原料试剂廉价易得，这对于大量获取该类型染料十分有利，在产业化应用方面前景广阔。

23、在发明过程中，发明人设想将重氮基团引入染料领域，作为反应性基团与常规分散染料母体结合，从而创造出一类新的反应性染料，有可能使染料与涤纶纤维之间形成共价键。然而，实际应用时发现，所合成的含重氮基的染料在对涤纶染色后，仅有少部分染料能够牢固结合在涤纶纤维上，从而导致固色率低下(如本发明的对比染料m1)。其原因可能在于重氮基团的反应活性不如双吖丙啶结构以及染固色机制尚不清晰。

24、在双吖丙啶染料领域，专利zl2020113256420提供了一种解决单反应基团染料固色率低下的方法，即在同一染料分子中引入两个双吖丙啶结构，因此，染料与纤维发生反应的概率大大提升，从而能够显著提高染色涤纶织物的固色率。但是，该专利同样未能解决所用合成砌块难获得的问题。

25、本发明则在染料分子中同时引入两个含重氮基团的结构，创造出含有两个重氮基团的染料，以期通过提升染料与纤维的反应概率，来提高染色涤纶织物的固色率。与专利zl2020113256420相比，本发明的优势体现在可以使用更加廉价的原料试剂、通过操作更简便步骤更少的合成路线来获取新的且染色应用效果优异反应性染料。因此，本发明染料更具成本优势。

26、综上，本发明通过新的结构设计，在保证具有良好染色固色效果的同时，极大降低了染料合成难度，降低了染料合成成本。

技术特征：

1.含两个重氮基团的反应性染料，其特征在于结构式为以下任一：

2.如权利要求1所述的含两个重氮基团的反应性染料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的含两个重氮基团的反应性染料的制备方法，其特征在于，芳香族伯胺类重氮盐为以下任一：苯胺重氮盐、对硝基苯胺重氮盐、2-氯-4-硝基苯胺重氮盐、2,4-二硝基苯胺重氮盐、2-溴-4-硝基-6-氰基苯胺重氮盐、2-氨基-5-硝基噻唑重氮盐。

4.根据权利要求3所述的含两个重氮基团的反应性染料的制备方法，其特征在于：反应体系中：化合物a与甲醇的用量比为0.1～0.5mol/l。

5.一种针对涤纶的染色方法，其特征在于，利用如权利要求1所述的含两个重氮基团的反应性染料，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于精细化工领域和纺织印染领域，本发明公开了含两个重氮基团的反应性染料，为染料I～染料VI，本发明还同时提供了其制备方法；本发明还同时提供了一种针对涤纶的染色方法，利用如上所述的含两个重氮基团的反应性染料。本发明通过制备含有两个重氮基团的苯胺衍生物作为重氮组分，可以和芳香族伯胺类重氮盐发生偶合反应构造偶氮结构而获得颜色。本发明通过新的结构设计，在保证具有良好染色固色效果的同时，极大降低了染料合成难度，降低了染料合成成本。

技术研发人员：江华,石璐璐,王也,解晓康
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22