一种活性红染料化合物及其制备和应用
文献发布时间：2024-04-18 19:52:40
技术领域
本申请涉及活性染料技术领域，更具体地说，它涉及一种活性红染料化合物及其制备和应用。
背景技术
活性染料，又称反应性染料，常指代能在水溶液中与棉、麻、丝绸等纤维反应形成共键的染料，由于其分子中含有较多化学性活泼的基团的缘故，其普遍具有色泽鲜艳、匀染性好、染色工艺便捷等诸多优点。
相关技术中的红色活性染料，主要包括化合物活性红K-7B、活性红195和/或与分散染料中一种或多种复配而成的红色染浴；
上述红色染浴虽均能满足基础，但还具有如下缺陷：
1)现有以活性红K-7B、活性红195为主要成分的红色染浴，其不适用于一浴法操作，会因短时间无法充分作用等原因导致产品的色牢度较差；
2)由活性红染料与分散染料复配而成染浴组合物，由于不同染料的理化性质差异，更易因pH、氧化等不利因素产生色差，染色效果无法保障。
综上，迫切需要提供一种染色效果优异、低色差、适用于一浴法染色的活性红染料化合物及其制备和应用。
发明内容
为保障红色染料的色泽和染色牢度，以及在一浴法中的应用，本申请提供一种活性红染料化合物及其制备和应用。
第一方面，本申请提供一种活性红染料化合物，采用如下技术方案：
一种活性红染料化合物，其结构如式(I)所示：
一种活性红染料化合物，其特征在于，其结构如式(I)所示：
式(I)中：
R
R
其中M、M
X选自Cl，Br，F。
通过采用上述技术方案，该染料化合物中的R
综上协同保障了染料化合物的染色牢度以及在一浴法中的合理应用；
此外无论是R
优选的所述式(I)中的R
所述式(I)中的R
通过采用上述技术方案，可进一步强化染料的渗透性能，并与纤维间建立起稳定牢固的共价键，进而在减少浮色染料的同时，强化其在一浴法染色作业中的染色效果。
优选的，式(I)所示的化合物包括如下任一一种：
/>
通过采用上述技术方案，以上述六种活性红染料化合物对织物进行染色时，尤其在一浴法染色作业中，均能够保证得到的染色制品具有优异的色牢度，且色泽明艳，不易因染料存储时间较长等不利因素产生色差。
第二方面，本申请提供一种活性红染料化合物的制备，采用如下的技术方案：
S1、先分别对式(II)所示化合物和式(III)所示化合物进行重氮化反应，得到重氮盐A和B；
S2、再对式(IV)所示化合物与式(V)所示化合物进行缩合反应，制得中间产物(I)；
S3、然后将S2中所得的中间产物(I)依次与重氮盐A进行一次偶合反应、与式(VI)所示化合物进行缩合反应、与重氮盐B进行二次偶合反应，即得活性红染料化合物；
上述制备步骤的反应路线如下：
通过采用上述技术方案，显著简化了合成条件的同时，各步骤的操作也较为简易，且成品质量均一稳定，因而适用于产业化规模化的生产。
优选的，所述S1中重氮化反应的参数条件如下：
先将盐酸加入式(II)或(III)所示化合物的水溶液中搅拌混合,并于0-5℃加入亚硝酸钠溶液，再以pH 1-3的条件重氮化反应1-3h，制得重氮盐A或重氮盐B。
优选的，S1中式(II)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:(1-2):(0.8-1)；S1中式(III)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:(1.5-3):(1.0-1.2)。
通过采用上述技术方案，上述反应条件及投料比的重氮化反应，除重氮盐的产率较高外，亚硝酸残余也较少，因而保障了其重氮盐的稳定性，有利于之后中缩合和偶合反应的进行。
优选的，所述S3中偶合反应的参数条件如下：
先向待偶合化合物的水溶液中滴加重氮盐A或B，再于5-10℃，pH 5-8的条件下，反应1-2h，然后经过滤，干燥，即可完成偶合。
优选的，所述重氮盐A或B的物质的量为待偶合化合物的0.8-1.0倍。
通过采用上述技术方案，上述条件及投料比的偶合反应，除有效减少了反应温度对重氮盐的稳定性的影响外，还进一步提高了重氮盐与待偶合化合物的偶合效率，保障各步反应的进行和产率。
第三方面，本申请提供一种活性红染料化合物的应用，采用如下的技术方案：活性红染料化合物在制备活性红染料中的应用，活性红染料中包括所述活性红染料化合物。
优选的，活性红染料中还包括0.2-5倍活性红染料化合物重量的染色助剂；所述染色助剂包括氯化钙、无水硫酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，上述染料化合物在制备成活性红染料后，可赋予染料优异的染色牢度和染色性能，尤其是一浴法中的应用时时，此外染色助剂的掺入，还可进一步强化其对纤维的亲和力和染色效果。
综上所述，本申请具有的有益效果如下：
上述染料化合物，通过其R
其本身还具有优异的色差稳定性，不易因不利因素而受到影响，因而具有较高的应用价值，此外本申请结合结合其染色工艺还极大程度简化了应用步骤及条件，且应用过程还具有高效、低污染、低排放的优点。
附图说明
图1是本申请染色性能测试中的染色工艺图。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种活性红染料化合物，其具体结构式为：
上述活性红染料化合物的制备如下：
上述的活性红染料化合物的制备，包括以下步骤：
S1、先将30％盐酸分别加入式(II)和式(III)所示化合物的水溶液中搅拌混合,再于0℃加入1mol/L的亚硝酸钠溶液，并于pH 1的条件进行重氮化反应2h，即得重氮盐A或B；
式(II)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:1:0.8；
式(III)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:2:1。
S2、再对式(IV)所示化合物与式(V)所示化合物进行缩合反应，制得中间产物(I)；
S3、然后将S2中所得的中间产物(I)依次与重氮盐A进行一次偶合反应、与式(VI)所示化合物进行缩合反应、与重氮盐B进行二次偶合反应，即得式(I-1)，经元素分析其纯度为95.0％；
其中偶合反应的参数条件如下：
向待偶合化合物的水溶液中滴加重氮盐A或B，再于10℃，pH 8的条件下，反应2h，然后经过滤，干燥，即可完成偶合。
重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍；重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍。
实施例2
一种活性红染料化合物，与实施例1的不同之处在于，具体结构式为：
上述活性红染料化合物的制备如下：
上述的活性红染料化合物的制备，包括以下步骤：
S1、先将30％盐酸分别加入式(II)和式(III)所示化合物的水溶液中搅拌混合,再于0℃加入1mol/L的亚硝酸钠溶液，并于pH 1的条件进行重氮化反应2h，即得重氮盐A或B；
式(II)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:1:0.8；
式(III)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:2:1。
S2、再对式(IV)所示化合物与式(V)所示化合物进行缩合反应，制得中间产物(I)；
S3、然后将S2中所得的中间产物(I)依次与重氮盐A进行一次偶合反应、与式(VI)所示化合物进行缩合反应、与重氮盐B进行二次偶合反应，即得式(I-1)，经元素分析其纯度为95.0％；
其中偶合反应的参数条件如下：
向待偶合化合物的水溶液中滴加重氮盐A或B，再于10℃，pH 8的条件下，反应2h，然后经过滤，干燥，即可完成偶合。
重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍；重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍。
实施例3
一种活性红染料化合物，与实施例1的不同之处在于，具体结构式为：
上述活性红染料化合物的制备如下：
上述的活性红染料化合物的制备，包括以下步骤：
S1、先将30％盐酸分别加入式(II)和式(III)所示化合物的水溶液中搅拌混合,再于0℃加入1mol/L的亚硝酸钠溶液，并于pH 1的条件进行重氮化反应2h，即得重氮盐A或B；
式(II)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:1:0.8；
式(III)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:2:1。
S2、再对式(IV)所示化合物与式(V)所示化合物进行缩合反应，制得中间产物(I)；
S3、然后将S2中所得的中间产物(I)依次与重氮盐A进行一次偶合反应、与式(VI)所示化合物进行缩合反应、与重氮盐B进行二次偶合反应，即得式(I-1)，经元素分析其纯度为95.0％；
其中偶合反应的参数条件如下：
向待偶合化合物的水溶液中滴加重氮盐A或B，再于10℃，pH 8的条件下，反应2h，然后经过滤，干燥，即可完成偶合。
重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍；重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍。
实施例4
一种活性红染料化合物，与实施例1的不同之处在于，具体结构式为：
上述活性红染料化合物的制备如下：
上述的活性红染料化合物的制备，包括以下步骤：
S1、先将30％盐酸分别加入式(II)和式(III)所示化合物的水溶液中搅拌混合,再于0℃加入1mol/L的亚硝酸钠溶液，并于pH 1的条件进行重氮化反应2h，即得重氮盐A或B；
式(II)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:1:0.8；
式(III)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:2:1。
S2、再对式(IV)所示化合物与式(V)所示化合物进行缩合反应，制得中间产物(I)；
S3、然后将S2中所得的中间产物(I)依次与重氮盐A进行一次偶合反应、与式(VI)所示化合物进行缩合反应、与重氮盐B进行二次偶合反应，即得式(I-1)，经元素分析其纯度为95.0％；
其中偶合反应的参数条件如下：
向待偶合化合物的水溶液中滴加重氮盐A或B，再于10℃，pH 8的条件下，反应2h，然后经过滤，干燥，即可完成偶合。
重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍；重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍。
实施例5
一种活性红染料化合物，与实施例1的不同之处在于，具体结构式为：
/>
上述活性红染料化合物的制备如下：
上述的活性红染料化合物的制备，包括以下步骤：
S1、先将30％盐酸分别加入式(II)和式(III)所示化合物的水溶液中搅拌混合,再于0℃加入1mol/L的亚硝酸钠溶液，并于pH 1的条件进行重氮化反应2h，即得重氮盐A或B；
式(II)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:1:0.8；
式(III)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:2:1。
S2、再对式(IV)所示化合物与式(V)所示化合物进行缩合反应，制得中间产物(I)；
S3、然后将S2中所得的中间产物(I)依次与重氮盐A进行一次偶合反应、与式(VI)所示化合物进行缩合反应、与重氮盐B进行二次偶合反应，即得式(I-1)，经元素分析其纯度为95.0％；
其中偶合反应的参数条件如下：
向待偶合化合物的水溶液中滴加重氮盐A或B，再于10℃，pH 8的条件下，反应2h，然后经过滤，干燥，即可完成偶合。
重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍；重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍。
实施例6
一种活性红染料化合物，与实施例1的不同之处在于，具体结构式为：
上述活性红染料化合物的制备如下：
上述的活性红染料化合物的制备，包括以下步骤：
S1、先将30％盐酸分别加入式(II)和式(III)所示化合物的水溶液中搅拌混合,再于0℃加入1mol/L的亚硝酸钠溶液，并于pH 1的条件进行重氮化反应2h，即得重氮盐A或B；
式(II)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:1:0.8；
式(III)所示化合物、盐酸和亚硝酸钠的物质的量比为1:2:1。
S2、再对式(IV)所示化合物与式(V)所示化合物进行缩合反应，制得中间产物(I)；
S3、然后将S2中所得的中间产物(I)依次与重氮盐A进行一次偶合反应、与式(VI)所示化合物进行缩合反应、与重氮盐B进行二次偶合反应，即得式(I-1)，经元素分析其纯度为95.0％；
其中偶合反应的参数条件如下：
向待偶合化合物的水溶液中滴加重氮盐A或B，再于10℃，pH 8的条件下，反应2h，然后经过滤，干燥，即可完成偶合。
重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍；重氮盐A的物质的量为待偶合化合物的1.0倍。
实施例7-10
一种活性红染料化合物，与实施例1的区别之处在于，S1中的反应条件、投料比和最终产物纯度不同，具体如下表所示：
表：实施例7-10中S1中的反应条件、投料比和最终产物纯度。
实施例11-15
一种活性红染料化合物，与实施例1的区别之处在于，S3中的偶合反应条件、投料比和最终产物纯度不同，具体如下表所示：
表：实施例11-15中S3中的偶合反应条件、投料比和最终产物纯度。
/>
性能测试
先选取实施例1-6中所得的活性红染料化合物备用，并将其按如下组分分别配制为染浴组合物1-6：
再选取等量的活性红K-7B、活性红195分别替代上述的活性红染料化合物，制成对比染浴组合物1-2备用；
然后对所得的染浴组合物1-6和对比染浴组合物1-2分别进行染色性能测试、染色牢度测试和pH宽容性测试，具体测试方法及标准如下：
染色性能测试：按图1中的染色工艺，以1％、2％、3％、4％、6％o.w.f(染料相对织物重)对纯棉织物分别进行染色后；
再将所得染色纯棉织物在恒温恒湿条件下用Datacolor测色仪测试其表观深度K/S值，用以表征染色性能测量三次后取平均值记入下表。
染色牢度测试：
1)泡水牢度测试：按图1中染色方法对纯棉织物进行染色后，待纯棉织物染色定型后，裁取3×5cm大小的纯棉染色织物作为测试样品；
先然后制两杯温度分别为70℃和90℃的溶液，其中包含2g/L汰渍洗衣粉，将测试样品按浴比1:50浸入上述溶液，将泡水残液与未处理溶液的色度对比，依据AATCC灰色样卡进行评级，可评1-5级，可取半级。
2)耐皂洗色牢度测试：按图1中染色方法对纯棉织物进行染色后，待纯棉织物染色定型，再按GB/T 3921-2008中规定的方法测定染料60℃下的耐皂洗色牢度。
3)耐水色牢度测试：按图1中染色方法对纯棉织物进行染色后，待纯棉织物染色定型，再按ISO 105-E01中规定的方法测定耐水色牢度，测试结果记入下表。
4)耐摩擦色牢度测试：按图1中染色方法对纯棉织物进行染色后，待纯棉织物染色定型，再按ISO 105X12中规定的方法测定耐摩擦色牢度，检测结果记入下表。
pH宽容性测试：先配制不同pH值的染液(3％o.w.f.)，然后将纯棉织物放入染杯，依据图1中染色工艺染色，染色后织物在恒温恒湿条件下用Datacolor测色仪测试其Wgt值并记录。
针对上述染浴组合物1-6和对比染浴组合物1-2的染色性能测试、染色牢度测试和pH宽容性测试，其各项性能的测试结果如下：
染色性能测试：
表：各染料提升率性能测试表
由上表得知，染浴组合物1-6其在1％、2％、3％、4％、6％o.w.f下均具有较高的K/S值，即上述活性红染料化合物式(I 1-6)均有效赋予了染浴组合物优良的染色性能；
分析其原因可能是：该染料化合物中的R
1)泡水牢度测试：
表：各染料泡水牢度性能测试表
/>
2)耐皂洗色牢度测试：
表：各染料耐皂洗牢度性能测试表
3)耐水色牢度测试：
表：各染料耐水色牢度性能测试表
/>
4)耐摩擦色牢度测试：
表：各染料耐摩擦色牢度性能测试表
由上表数据可知，染浴组合物1-6的各项牢度均在4级及以上，相比于对比染浴组合物1-2，本申请通过式(I)所示化合物获得了优异的染色牢度，具体体现在泡水牢度、耐皂洗色牢度、耐水色牢度和耐摩擦色牢度；
可见本申请中的染浴组合物在通过一浴法对纯棉织物进行染色时，仍可有效通过反应与其纤维进行稳固的结合，相比于同类活性染浴，不易因泡水、皂洗、浸水和/或摩擦等不利因素干扰到其色泽和牢度。
pH宽容性测试：
表：各染料pH宽容性测试表
/>
由上表得知，染浴组合物1-6相比于对比染浴组合物1-2其力份wgt值变化显著降低，可见式(I-1-6)中活性红染料化合物均具有良好的pH宽容性和色差稳定性，尤其适用于pH值为4.0-5.5的染色应用；
综上可知，本申请实施例1-6中所得的活性红染料化合物在制备成活性红染料后，均可有效赋予染料优异的染色牢度和染色性能，尤其是一浴法及酸性环境中的应用时，其对纤维具有极其优异的亲和力和染色效果。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。