雜環類分散染料色光鮮豔,發色強度高,牢度性能好,具有較好的深色效應和較高的摩爾消光系數,是染料領域特别是高性能染料領域(比如耐堿染料、耐日曬染料等)的主要研究對象。在雜環分散染料中,重氮組分通常選擇雜環胺,偶合組分選擇雜環芳胺。耐堿分散染料結構常以3-氨基-5-硝基苯并異噻唑為重氮組分,苯胺類化合物為偶合組分。俞杏英等以二者合成耐堿分散染料,可在堿性條件(pH值為10-11)下使用。
目前國内外主要是通過在雜環結構上引入不同的不易堿水解的取代基獲得重氮組分,該組分與含不同取代基的苯胺類化合物進行偶合,可得到一系列耐堿分散染料。例如,彭玲琪等以2-氨基-6-氯苯并噻唑為重氮組分,N-乙基-N-羟乙基苯胺為偶合組分合成了一種噻唑類高耐堿的紫色分散染料,其可适應的堿性條件pH值為4-14;王喆等以3-氨基-5-硝基苯并異噻唑為重氮組分,苯胺類化合物為偶合組分,反應得到一系列耐堿性分散染料,該染料與常規染料相比僅偶合組分上的取代基不同,但耐堿性較好;Moradi等将雜環胺用亞硝基硫酸重氮化,然後與N,N-二乙基苯胺和N-苯基-2,2'-亞氨基二乙醇偶合,合成了幾種苯并噻唑類耐堿分散染料,其在不同pH值溶液中具有較好的pH穩定性。
染料結構特點耐堿分散染料與其他分散染料一樣,分子量小,有與聚酯纖維相對應的非離子性疏水性的取代基,可以氫鍵、範德華力和偶極引力與滌綸纖維相結合。其化學結構具有以下兩個特點:染料分子結構中無-SO3H、-COOH等親水性基團,僅含弱極性基團如-OH、-NH、-NHCOR、-CN、-Cl、-SO2NH2、-NO2等;分子結構簡單,分子間作用力小,受熱易升華。
化學結構與耐堿性的關系由于對耐堿分散染料結構的認知不夠深入,很長一段時間業内普遍認為染料分子的主體結構影響染料的耐堿性:染料主體結構不同,耐堿性差别大,主體結構耐堿性由強到弱依次為雜環結構、蒽醌結構、偶氮結構。但探索研究表明,分子結構中所含的取代基才是決定分散染料耐堿性的關鍵,而主體結構僅是次因。當取代基是酰胺基、酯基、苯磺酰基時,分散染料的耐堿性最弱,隻能在弱酸性染浴中染色;當取代基是羟基、醚基、氰基時,染料具有一定耐堿性,可以在弱酸和弱堿的環境中染色;當取代基為羰基、氨基、硝基時,染料耐堿性較強,可以在強堿性染浴中染色。分散染料在堿性條件下色澤會發生不同程度的變化,反應式如圖1所示。
圖1 不同取代基團水解反應式
辛雲川對分散染料的結構與其耐堿性關系做了更為系統、深入的探讨。通過休克爾電荷值的計算及紫外光譜、紅外光譜分析技術研究探索了蒽醌類、偶氮類、雜環類分散染料的耐堿程度。研究得知取代基的數量、種類、位置對蒽醌類和偶氮類分散染料耐堿性影響最大;若取代基種類及數量相同,在堿性浴中取代基的休克爾電荷值越小染料越不穩定;雜環類分散染料因雜原子的存在,結構特殊,其耐堿性不僅與取代基團有關,還和染料的結構有關,随電荷轉移情況和原子間作用力的不同而有所區别。
參考文獻:
郝芬、唐敬淋、杜金梅、許長海.耐堿分散染料的發展及應用.2020.
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