一种环保型造纸染料及其制备方法与流程

【】本发明涉及染料，尤其特指一种二次纤维造纸纸张浆内着色用的环保型造纸染料的制备方法。

背景技术

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背景技术：

1、目前二次纤维制造箱板纸纸张浆内着色用的液状染料主要使用粉状固体染料进行水溶解或水分散成液状染料，由于这些粉状染料水溶性差，需要借助染料助剂提高水分散稳定性，同时该类染料直染性差、染色操作过程复杂、色相控制困难、颜色调节速度慢无法满足高速纸机的使用要求、且染后污水残留高不环保。

2、因此开发一类不需要添加染料助剂的水溶性高、直染性好，上色快、上染率高、色相稳定、染色后污水残留少的环保型染料符合当今环保需求和清洁生产趋势。基于此，本发明人提出以下技术方案。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明所要解决的技术问题就在于克服现有技术不足，提供一种环保型造纸染料及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案，一种环保型造纸染料，该染料为以吡啶、一氯乙酸甲酯、3-二甲胺基丙胺、乙酰乙酸甲酯为原材料，在甲醇溶剂中分别在不同温度条件和碱作用下进行三个步骤的缩合、环化反应合成季胺阳离子型双吡啶类杂环化合物；以此双吡啶类杂环化合物作偶合组分，以4，4′-二氨基二苯基甲烷作为重氮组分，合成箱板纸用黄色阳离子液体染料；所述的双吡啶类杂环化合物分子式为：3-吡啶基-4-甲基-5-(h)-6-羟基-n(n′，n′-二甲胺丙基)-吡啶-2-酮。

3、本发明采用杂环吡啶酮类染料中间体(分子式：3-吡啶基-4-甲基-5-(h)-6-羟基-n(n′，n′-二甲胺丙基)-吡啶-2-酮简称：dpy)可以合成性能优良的黄色阳离子染料为高水溶性液体染料，而且直染性好、染料色相稳定、上染率高、耐晒牢度高、不加染料助剂、染色后污水残留少，是优质的环保的染料品种。

4、本发明制备方法采用的技术方案是：将合成的染料中间体与4，4′-二氨基二苯基甲烷反应合成的偶氮化合物即为该环保型造纸染料；其中，染料中间体dpy合成包括以下步骤：1-1，季胺化缩合反应：以吡啶、一氯乙酸甲酯在甲醇溶剂中进行的缩合反应，待结晶析出；1-2，季胺化缩合产物胺解缩合反应：在同一容器内将步骤1-1的季胺化产物降温至0℃，在0-5℃温度条件下滴加3-二甲胺基丙胺进行缩合反应，此反应为胺解反应；1-3，将步骤1-2产物在0℃条件下加入50％氢氧化钾溶液，保温0℃滴加加入乙酰乙酸甲酯，生成染料中间体dpy；制得的染料中间体与4，4′-二氨基二苯基甲烷反应合成偶氮化合物，产物即为保型造纸染料，包括以下步骤：2-1，4，4′-二氨基二苯基甲烷重氮化反应，将重氮组分4，4′-二氨基二苯基甲烷用浓盐酸溶液充分溶浆化，然后加入冰块，保持在5～10℃条件下滴加30％亚硝酸钠溶液与4，4′-二氨基二苯基甲烷进行重氮反应，重氮化反应完成后制得重氮液；2-2，偶合反应合成染料，将染料中间体水溶液用冰醋酸调节ph值到7，降温至15℃左右，在20℃左右滴加重氮液，1小时内滴加完成，制得偶氮染料，此染料即为环保型造纸染料。

5、进一步而言，上述技术方案中，所述的步骤1-1反应体系中，原料的各组分重量比例为：溶剂29.89％、吡啶29.56％、一氯乙酸甲酯40.54，反应温度70℃，反应5小时后降温至50℃，待结晶析出，再升温至70℃，继续反应2小时结束。

6、进一步而言，上述技术方案中，所述的步骤1-2反应体系中，原料的各组分重量比例为：季胺化产物72.37％、3-二甲胺基丙胺27.63％。

7、进一步而言，上述技术方案中，所述的步骤1-3反应体系中，原料的各组分重量比例为：胺解反应产物60.65％、50％koh溶液18.40％、乙酰乙酸甲酯20.95％。

8、进一步而言，上述技术方案中，所述的步骤2-1反应体系中，原料的各组分重量比例为：盐酸16.51％、打浆水25.56％、4，4′-二氨基二苯基甲烷17.47％、滴加亚硝酸钠12.13％、水28.33。

9、进一步而言，上述技术方案中，所述的步骤2-2反应体系中，原料的各组分重量比例为：重氮反应重氮液44.63％、冰醋酸2.14％、染料中间体53.23％。

10、相对现有技术，本发明具有以下优点：

11、1、本发明是高浓度黄色阳离子染料水溶液，适用于二次纤维制造箱板纸纸张浆内染色，不需要染料助剂，直染性好，使用操作简单，可自动化精准添加。

12、2、本发明的染料分子是阳离子大分子平面结构，容易快速而牢固吸附纤维素表面，具有上色快，吸收率高，染后残留少，可降低污水处理系统负荷，适用高速纸机生产。

13、3、本发明生产工艺简单，常温、常压合成条件，降低生产安全风险；生产过程能耗低、″三废″少，是一种环保型绿色产品。对节能减排有重要意义。

技术特征：

1.一种环保型造纸染料，其特征在于，该染料为以吡啶、一氯乙酸甲酯、3-二甲胺基丙胺、乙酰乙酸甲酯为原材料，在甲醇溶剂中分别在不同温度条件和碱作用下进行三个步骤的缩合、环化反应合成季胺阳离子型双吡啶类杂环化合物；以此双吡啶类杂环化合物作偶合组分，以4，4′-二氨基二苯基甲烷作为重氮组分，合成箱板纸用黄色阳离子液体染料；

2.一种环保型造纸染料的制备方法，其特征在于，该制备方法是将合成的染料中间体与4，4′-二氨基二苯基甲烷反应合成的偶氮化合物即为该环保型造纸染料；其中，染料中间体dpy合成包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种环保型造纸染料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1-1反应体系中，原料的各组分重量比例为：溶剂29.89％、吡啶29.56％、一氯乙酸甲酯40.54，反应温度70℃，反应5小时后降温至50℃，待结晶析出，再升温至70℃，继续反应2小时结束。

4.根据权利要求2所述的一种环保型造纸染料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1-2反应体系中，原料的各组分重量比例为：季胺化产物72.37％、3-二甲胺基丙胺27.63％。

5.根据权利要求2所述的一种环保型造纸染料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1-3反应体系中，原料的各组分重量比例为：胺解反应产物60.65％、50％koh溶液18.40％、乙酰乙酸甲酯20.95％。

6.根据权利要求2所述的一种环保型造纸染料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2-1反应体系中，原料的各组分重量比例为：盐酸16.51％、打浆水25.56％、4，4′-二氨基二苯基甲烷17.47％、滴加亚硝酸钠12.13％、水28.33。

7.根据权利要求2所述的一种环保型造纸染料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2-2反应体系中，原料的各组分重量比例为：重氮反应重氮液44.63％、冰醋酸2.14％、染料中间体53.23％。

技术总结
本发明公开了一种环保型造纸染料及其制备方法，该染料为以吡啶、一氯乙酸甲酯、3‑二甲胺基丙胺、乙酰乙酸甲酯为原材料，在甲醇溶剂中分别在不同温度条件和碱作用下进行三个步骤的缩合、环化反应合成季胺阳离子型双吡啶类杂环化合物；以此双吡啶类杂环化合物作偶合组分，以4，4′‑二氨基二苯基甲烷作为重氮组分，合成箱板纸用黄色阳离子液体染料。本发明采用的杂环吡啶酮类染料中间体可以合成性能优良的黄色阳离子染料为高水溶性液体染料，而且直染性好、染料色相稳定、上染率高、耐晒牢度高、不加染料助剂、染色后污水残留少，是优质的环保的染料品种。

技术研发人员：张连腾,马顺龙,米普科,郑作宪,张志高
受保护的技术使用者：广东诚铭化学技术开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16