一种自分散染料的制备方法.pdf

本发明涉及一种自分散染料的制备方法，包括(1)制备分散染料衍生物：将等摩尔比的染料和聚醚化合物混合，和催化剂加入有机溶剂中，升温回流反应8～72小时，旋转蒸发掉有机溶剂，加入去离子水，搅拌溶解，过滤去除未反应的染料，滤液浓缩；(2)制备液状自分散染料：将上述分散染料聚醚衍生物溶解于去离子水中，按含固量为10％～60％的重量比加入原分散染料，其中分散染料与聚醚衍生物的重量比为1～10∶1，经打浆后研磨2～12小时，搅拌速度800～3000r/min。本发明制备工艺简单，设备要求低，适合工业化生产。

权利要求书
1.  一种自分散染料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备分散染料衍生物：将等摩尔比的染料和聚醚化合物混合，和催化剂加入有机溶剂中，升温回流反应8～72小时，旋转蒸发掉有机溶剂，加入去离子水，搅拌溶解，过滤去除未反应的染料，滤液浓缩；
(2)制备液状自分散染料：将上述分散染料聚醚衍生物溶解于去离子水中，按含固量为10％～60％的重量比加入原分散染料，其中分散染料与聚醚衍生物的重量比为1～10∶1，经打浆后研磨2～12小时，搅拌速度800～3000r/min。

2.  根据权利要求1所述的自分散染料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的染料为偶氮类、蒽醌类或其它类的含有-Br、-Cl、-F、-NH2或-OH取代基的分散染料分子。

3.  根据权利要求1所述的一种自分散染料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的聚醚化合物具有以下特征：a)X(CH(CH3)CH2O)x(CH2CH2O)yCH3；b)X(CH2CH2O)m(CH(CH3)CH2O)n(CH2CH2O)pCH2CH2X；c)X(CH(CH3)CH2O)x(CH2CH2O)y CH(CH3)CH2X，其中x＞0，m＞0，y≥0，z≥0，n≥0，p≥0；X＝-OH或NH2，且其HLB值大于10，分子量大于100；聚氧乙烯的加成数与聚氧丙烯的加成数大于2。

4.  根据权利要求1所述的一种自分散染料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的催化剂为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾。

5.  根据权利要求1所述的一种自分散染料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚或乙二醇丁醚中的一种或它们的混合物。

6.  根据权利要求1所述的一种自分散染料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中含固量为10％～60％，分散染料与聚醚衍生物重量比为1～10∶1，研磨时间为2～12小时。

7.  根据权利要求1所述的一种自分散染料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的研磨介质包括：Φ1～3mm的氧化锆珠、Φ1～3mm的玻璃珠、Φ1mm的石英砂、Φ1mm的石英砂、Φ1mm的氧化锆珠。

8.  根据权利要求1所述的一种自分散染料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中制备自分散染料用分散染料聚醚衍生物和与其染料母体结构相似、色光相近的分散染料研磨制成。

说明书一种自分散染料的制备方法
技术领域
本发明属染料和纺织品印染加工制备领域，特别是涉及一种自分散染料的制备方法。
背景技术
我国是纺织品的生产和出口大国，2006年纺织品出口创汇1200多亿美元；同时，纺织印染加工业也是我国最大的耗水、耗能和高污染行业，对环境造成了极大的危害。国家环保局提出，到2010年全国所有印染行业的工业污水必须达到国家排放标准，因此，开发节能、节水、生态友好的印染加工技术是印染行业生存和发展的必由之路，也是当务之急。
聚酯纤维是最重要的纺织纤维之一，分散染料是聚酯纤维的主要着色剂，目前我国已成为世界上最大的分散染料生产和出口国。分散染料结构中不含水溶性基团，而具有一定数量的非离子极性基团，常温下分散染料在水中溶解度很小，需经过研磨和喷雾干燥等商品化加工成为微小颗粒的分散体后，才能用于聚酯纤维的印染加工。分散染料在商品化加工和应用中的分散稳定性是至关重要的，因为染料的微小颗粒在溶液中可能发生晶型转变，晶粒增长、聚集、凝集等现象。
传统的提高染料分散稳定性的方法通常是在制备和使用过程中借助于多种助剂，如分散剂、匀染剂和增溶剂等表面活性剂复配物，使其尽可能均匀地分散于染色介质中。但是，这种方法需要的助剂用量非常大，染料与分散剂的比例一般在1∶1以上，甚至要达到1∶2。正因为如此，分散染料在实际应用时存在以下问题：(1)染色废水中大量的分散剂等助剂直接排放造成环境污染，而目前尚无回收、循环利用技术；(2)染色时，分散剂等助剂对染料产生增溶作用，降低了染料的利用率并产生大量有色废水；(3)染料在高温下的分散热稳定性较差，易聚集，从而造成织物染色不匀；(4)在染色结束降温阶段，相当数量的染料滞留在纤维表面，为了提高染色织物的湿牢度，染色完毕后必须对染色物进行还原净洗以去除织物表面浮色，该过程耗水、耗能并产生大量的洗涤废水。
分散染料的分散稳定性，特别是高温分散稳定性的研究对于提高分散染料品质、纺织品的档次及顺应印染行业自动化发展有着重要的意义。自分散染料问世以来，各国科学家一直致力于提高分散染料高温分散稳定性的研究，但研究的重点主要集中在提高分散剂高温下的分散稳定性及其分散效能等方面。
发明内容
要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种自分散染料的制备方法，以克服传统商品化分散染料应用过程中面临的种种问题。
技术方案
本发明的技术方案是提供一种自分散染料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分散染料衍生物的制备：将等摩尔比的染料和聚醚化合物混合，和催化剂加入有机溶剂中，升温回流反应8～72小时，旋转蒸发掉有机溶剂，然后加入去离子水，搅拌溶解，过滤去除未反应的染料，滤液浓缩后即得分散染料聚醚衍生物；
(2)分散染料的商品化：将分散染料聚醚衍生物溶解于去离子水中，按含固量为10％～60％的重量比例加入原分散染料，其中分散染料与聚醚衍生物的重量比为1～10∶1，经打浆后在研磨机中研磨2～12小时，研磨介质包括：Φ1～3mm的氧化锆珠、Φ1～3mm的玻璃珠、Φ1～3mm的石英砂、Φ1mm的石英砂、Φ1mm的氧化锆珠等，搅拌速度800～3000r/min，得到液状自分散染料。
所述步骤(1)中的染料结构特征为偶氮类、蒽醌类或其它类的含有-Br、-Cl、-F、-NH2和-OH等取代基的分散染料分子。
所述步骤(1)中的聚醚化合物具有以下特征：a)X(CH(CH3)CH2O)x(CH2CH2O)yCH3；b)X(CH2CH2O)m(CH(CH3)CH2O)n(CH2CH2O)pCH2CH2X；c)X(CH(CH3)CH2O)x(CH2CH2O)y CH(CH3)CH2X，其中x＞0，m＞0，y≥0，z≥0，n≥0，p≥0；X＝-OH或NH2，且其HBL值大于10，分子量大于100；聚氧乙烯的加成数与聚氧丙烯的加成数大于2。
所述步骤(1)中的催化剂为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种。
所述步骤(1)中的溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚或乙二醇丁醚中的一种，也可是该三种溶剂的混合物。
所述步骤(2)中的含固量为10％～60％。
所述步骤(2)中的分散染料与聚醚衍生物的重量比为1～10∶1。
所述步骤(2)中的研磨时间为2～12小时。
所述步骤(2)中的研磨介质包括：Φ1～3mm的氧化锆珠、Φ1～3mm的玻璃珠、Φ1mm的石英砂、Φ1mm的石英砂、Φ1mm的氧化锆珠等。
分散染料聚醚衍生物也可和与其染料母体结构相似、色光相近的分散染料研磨制备自分散染料。如下图所示的分散紫17和分散红60的结构有很大的相似性，且色光相差不大(丙酮中最大吸收波长分别为：λmax(分散紫17)＝515nm和λmax(分散红60)＝526.5nm)，染料合成过程中分散紫17常作为分散红60的中间体，因此，分散紫17聚醚衍生物可用来制备分散红60自分散染料。

分散紫17    分散红60
有益效果
本发明制备工艺简单，设备要求低，容易工业化；分散染料聚醚衍生物对其母体染料有着优良的润湿、分散和增溶性能；制备的自分散染料平均粒径为1μm左右，D90＜2μm，其分散稳定性随分散染料与其聚醚衍生物的重量比的增加而提高，用于聚酯的高温高压染色和热溶染色，染色过程中不添加或少添加助剂，省去染色后还原清洗步骤，染料利用率高，对织重2％以下时染色后染浴中残留的染料少，染浴基本可达到澄清。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
在装有搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗的250毫升的三口烧瓶中，加入0.736克(2毫摩尔)分散黄64滤饼(纯度94.8％)、100毫升乙二醇甲醚、4.14克(2毫摩尔)的SURFONAMINEL-207(HUNTSMAN公司提供，分子量约为2070，结构式为CH3-[OCH2CH2]x-[OCH2CH(CH3)]y-NH2，EO/PO＝31/10，HLB＝13.8)和0.1克碳酸钠，升温回流8～12小时，冷却至室温，旋转蒸发掉溶剂；加入100毫升去离子水，搅拌均匀，用5号玻璃沙芯漏斗滤去未反应的染料，旋转蒸发掉水，得到分散黄64聚醚衍生物，收率＞90％。
将0.5克分散黄64滤饼、分散黄64聚醚衍生物(分散黄64与分散黄64聚醚衍生物重量比为1～5∶1)、20毫升水放入800r/min研磨机研磨4小时，研磨介质为Φ3mm的氧化锆珠，得到的液状分散黄64自分散染料的平均粒径及D90如表1所示。
表1
分散黄64∶分散黄64聚醚衍生物  1∶1  2∶1  3∶1  4∶1  5∶1    平均粒径D50(μm)    D90(μm)  1.08  1.89  1.09  1.91  0.99  1.87  1.10  1.92  0.98  1.83
实施例2
在装有搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗的250毫升的三口烧瓶中，加入0.636克(2毫摩尔)分散紫17滤饼(纯度90.9％)、100毫升乙二醇乙醚、4.14克(2毫摩尔)SURFONAMINEL-207(同实施例1)和0.2克碳酸钾，升温回流72小时，冷却至室温，旋转蒸发掉溶剂，加入100毫升去离子水，搅拌均匀，用5号玻璃沙芯漏斗滤去未反应的染料，再旋转蒸发掉水，得到分散紫17聚醚衍生物，收率大于70％。
将0.5克分散紫17滤饼、分散紫17聚醚衍生物(分散紫17与分散紫17聚醚衍生物重量比为5∶3～1)、30毫升水放入800r/min研磨机研磨8小时，研磨介质为Φ1mm的氧化锆珠，得到的液状分散紫17自分散染料室温下放置的平均粒径及D90如表2所示。
表2
分散紫17∶分散紫17聚醚衍生物  5∶3  5∶2  5∶1    平均粒径D50(μm)    D90(μm)  0.83  1.46  0.853  1.56  0.913  1.80
实施例3
在装有搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗的250毫升的三口烧瓶中，加入0.636克(2毫摩尔)分散紫17滤饼(纯度90.9％)、100毫升乙二醇乙醚、4.14克(2毫摩尔)SURFONAMINEL-207(同实施例1)和0.2克碳酸钾，升温回流72小时，冷却至室温，旋转蒸发掉溶剂，加入100毫升去离子水，搅拌均匀，用5号玻璃沙芯漏斗滤去未反应的染料，再旋转蒸发掉水，得到分散紫17聚醚衍生物，收率大于70％。
将0.5克分散红60滤饼、分散紫17聚醚衍生物(分散黄64与分散黄64聚醚衍生物重量比为5∶3～1)、30毫升水放入800r/min研磨机研磨8小时，研磨介质为Φ1mm的氧化锆珠，得到的液状分散红60自分散染料室温下放置的平均粒径及D90如表3所示。
表3
分散红60∶分散紫17聚醚衍生物    5∶3  5∶2  5∶1    平均粒径D50(μm)    D90(μm)    0.66    1.35  0.61  1.25  0.72  1.47