一种活性分散染料的合成及染色性能

刘倩倩，李　红

（大连工业大学纺织科学与工程，辽宁大连　116034）

一种活性分散染料的合成及染色性能

刘倩倩，李红

（大连工业大学纺织科学与工程，辽宁大连116034）

以对位酯为重氮组分，2－羟基－1，4－萘醌为偶合组分，合成了一种活性分散染料。分析了酸的用量、亚硝酸钠的加入速度、重氮化温度、偶合介质的pH、偶合反应温度对目标染料转化率的影响，并对它的染色性能进行测试。结果表明，当无机酸的用量1.6mol、亚硝酸钠的滴入时间40min、重氮化温度6℃、偶合介质pH为6、偶合反应温度14℃时，其收率可达75.0%。染品的干摩牢度可达到5级，湿摩牢度可达到4～5级，耐洗牢度可达到4～5级。

重氮；偶合；乙烯砜型；活性分散；染色性能

0　引　言

近50年来，世界纤维生产发展很快，合成纤维及其混纺织物的增长更为突出［1］。混纺纤维的传统染色方法是选用对混纺纤维不同组成分别适用的染料来上染纤维，但会出现以下问题：不同类型的染料在不同纤维上会产生不同的色调、深度和亮度，从而影响染品的外观质量；染料对纤维产生玷污的现象，匀染性差等［2］。而单一染料活性分散染料的研发能够有效地解决混纺织物染色过程中出现的问题。这类染料具有分散染料的结构特点，不带水溶性基团而带有活性基团，在染色的过程中除了能通过共价键与涤棉混纺织物中的棉纤维结合外，还能像分散染料一样固着在涤纶纤维上，从而取得良好的染色效果［3］。作者以实验室合成的天然染料指甲醌的发色母体2－羟基－1，4－萘醌为偶合组分，以对位酯为重氮组分，合成了一种乙烯砜型活性分散染料，用于涤棉混纺织物的染色，并对其染色性能进行了研究。

1　实　验

1.1材料与仪器

涤棉漂白布（50／50）；对位酯、2－羟基－1，4萘醌、亚硝酸钠、盐酸、碳酸氢钠、碳酸钠、分散剂、醋酸，均为分析纯。

CJ－SST－15加热制冷循环机，JBWKS－10型反应釜，Y571B型摩擦仪，SW－12A型耐洗色牢度试验机，X－rite电脑测色配色仪。

1.2染料的合成

在反应釜中加入一定量的水，在搅拌下加入对位酯和盐酸，然后缓慢加入配好的亚硝酸钠溶液。反应一定时间后，用碳酸氢钠溶液调整pH，快速加入2－羟基－1，4萘醌溶液，搅拌反应一定的时间，重结晶，得目标染料。

1.3染色工艺

活性分散染料染色工艺：将润湿的织物投入到含有分散剂的染液中，调节染液pH至6～6.5。始染温度为40℃，以1℃／min的速度将染液升温至95℃，保温30～60min，加入纯碱，调节染液pH至8～9，在95℃固色。染色后进行水洗、皂洗、水洗，洗除浮色。

1.4染色性能的检测

K／S：在X－rite电脑测色仪上测定织物正面的K／S。K／S越大，得色越深。

耐洗色牢度：参照GB／T3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测定。

耐摩擦色牢度：参照GB／T3920—1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定［4］。

2　结果与分析

2.1酸的用量

按反应式计算，1mol氨基重氮化时需要2mol酸，而重氮盐容易分解，只有在过量的酸液中才比较稳定［5］。如图1所示，在对位酯重氮化时加入1.6mol无机酸，产率即可达最大值。这是因为对位酯的酯基中含有质子，在溶液中可以生成游离酸。

图1　酸的用量与染料产率的关系曲线Fig.1　Relative　curve　between　the　amount　of　acid　and　yield

2.2亚硝酸钠的滴加时间

如图2所示，在对位酯的重氮化过程中，1mol的亚硝酸钠用40min匀速滴入时收率可达75.2%。在重氮化反应进行时，须始终保持亚硝酸稍过量，否则会引起自偶合反应。这可由加入亚硝酸钠溶液的速度控制。加料速度过慢，未重氮化的芳胺会和重氮盐作用发生自偶合反应；加料速度过快，溶液中产生的大量亚硝酸会分解或发生其他副反应。

图2　亚硝酸钠滴加用时与染料产率的关系曲线Fig.2　Relative　curve　between　the　adding　time of　sodium　nitrite　and　yield

2.3重氮化温度

实验结果如图3所示，在对位酯的重氮化过程中，6℃时产物收率最高，温度继续升高，产率反而下降。这是因为大部分重氮盐在低温下较稳定，在较高温度下重氮盐分解速度加快。

图3　重氮化温度与染料产率的关系曲线Fig.3　Relative　curve　between　the　temperature of　diazotization　and　yield

2.4偶合介质的pH

重氮盐与酚类的偶合反应通常在弱碱性介质中（pH为9～10）进行［5］。如图4所示，对位酯重氮盐在偶合过程中，pH为6时产物收率最高，为75.1%。这是因为重氮盐中的酯基在较高pH下会发生水解反应，所以实验中偶合反应的pH在弱酸性条件下进行效果较好。

2.5偶合反应温度

图4　偶合介质的pH与染料产率的关系曲线Fig.4　Relative　curve　between　pH　of　coupling medium　and　yield

如图5所示，在对位酯重氮盐的偶合过程中，当温度为14℃时，产物的收率可达74.8%。在进行偶合反应的同时，也发生重氮盐分解等副反应，且反应温度的提高对分解速率的影响比偶合速率要大得多。为了减少和防止重氮盐的分解，生成焦油状物质，偶合反应一般在较低的温度下进行。

图5　偶合温度与染料产率的关系曲线Fig.5　Relative　curve　between　the　temperature of　coupling　and　yield

2.6织物染色性能

分别采用活性／分散染料一浴两步法、两浴法和活性分散染料对50／50涤棉混纺织物染色，并对染品的表观得色量和色牢度进行了测试，实验结果见表1。由表1可以看出，活性／分散染料一浴法染色所得染品的K／S最低，色牢度最差，这是因为当采用活性／分散染料一浴法染色时，两种不同类型的染料的上染条件不同，同浴染色不能同时满足两种染料的最佳上染条件，而且两种染料在染色的过程中会互相影响从而不能达到好的染色效果。虽然传统的活性／分散染料二浴染色法也能够取得较好的染色效果，但是染色流程长，耗能高［6］。而活性分散染料所得染品的K／S最高，色牢度最好。这是因为活性分散染料兼具活性染料和分散染料的特点，在染色的过程中，染料通过分子间作用力和氢键而固着在织物上，同时它的活性基团能够和棉纤维的羟基形成共价结合，从而提高染品的色牢度。

表1　涤棉织物的染色性能Tab.1　The　performance　of　the　dyed　polyester－cotton fabric

3　结　论

设计合成了一支活性分散染料，当无机酸的用量为1.6mol，40min匀速滴入1mol的亚硝酸钠，重氮化温度为6℃，偶合介质的pH为6，偶合反应温度为14℃时，其收率可达75.0%。

用活性分散染料染涤棉混纺织物时，先在酸性条件下染色，此时染料以分散形式上染织物，染料的迁移性和匀染性较好，对纤维疵点的遮盖性好。然后再在碱性条件下固色，使染料的活性基与纤维分子发生反应，将染料固着在纤维上。所得染色产品表观得色量高，色泽鲜艳，匀染性好，同时染品的色牢度高，能够满足服用性的要求。

［1］吴祖望，董振堂.近十年活性染料的技术进展—纪念活性染料开发五十年［J］.染料与染色，2004，41（3）：1－13.

［2］张建，张曦文，唐炳涛，等.黄色活性分散染料的合成与表征［J］.染料与染色，2013，50（2）：13－16.

［3］GUPTAD.Themechanismsofnaturaldyestuffsdyed syntheticfibers［J］.Colour－age，2000（3）：23－26.

［4］崔永珠，张弛，于洋.黄土媒染黄檗染料的棉织物生态染色工艺研究［J］.大连工业大学学报，2008，27（2）：183－187.（CUIYong－zhu，ZHANGChi，YUYang.Studyon cottonfabricsecologicaldyeingprocesswithcorktree barkbasedonloessmordant［J］.JournalofDalian PolytechnicUniversity，2008，27（2）：183－187.）

［5］张祥.活性蓝M－2GE的合成研究［J］.染料与染色，2013，50（3）：21－23.

［6］何瑾馨.染料化学［M］.北京：中国纺织出版社，2009：36－38.

Synthesisanddyeingpropertiesofareactivedispersedye

LIUQianqian，LIHong
（SchoolofTextileandMaterialEngineering，DalianPolytechnicUniversity，Dalian116034，China）

Areactivedispersedyewassynthesizedwith4－aminobenzenesulphato－ethylsulphoneas diazocomponentand2－hydroxy－1，4－naphthoquinoneascouplingcomponent.Theeffectofacid amount，addingrateofsodiumnitrite，temperatureofdiazotization，pHofcouplingmediumand couplingreactiontemperatureonconversionratewasdetermined.Thedyeingperformancewasalso tested.Theyieldcouldreachupto75.0%whentheamountofinorganicacidwas1.6mol，the infusiontimeofsodiumnitritewas40min，thediazotizationtemperaturewas6℃，pHofcoupling mediumwas6andthecouplingreactiontemperaturewas14℃.Thedyedfabricpresentedhighvaluesindry rubbingfastnessof5level，wetrubbingfastnessof4－5levelandwashingfastnessupto4－5level.

diazo；coupling；ethylsulphone；reactivedisperse；dyeingperformance

TS193；TQ616.9

A

1674－1404（2015）02－0122－03

2014－01－03.

刘倩倩（1988－），女，硕士研究生；通信作者：李红（1971－），女，副教授.