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TWI798189B - 用於聚芳醯胺纖維的鹼性染料混合物 - Google Patents

用於聚芳醯胺纖維的鹼性染料混合物 Download PDF

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TWI798189B
TWI798189B TW106141595A TW106141595A TWI798189B TW I798189 B TWI798189 B TW I798189B TW 106141595 A TW106141595 A TW 106141595A TW 106141595 A TW106141595 A TW 106141595A TW I798189 B TWI798189 B TW I798189B
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曼佛德 霍皮
克萊門斯 古朗德
布萊恩 康納利
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德商德司達染料分銷有限公司
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Abstract

本發明針對染料混合物，該等染料混合物包含具有下式之結構
Figure 106141595-A0101-11-0001-1
(I) 和
Figure 106141595-A0101-11-0001-2
(IIa)，
Figure 106141595-A0101-11-0002-1
(IIb) 和/或

Description

用於聚芳醯胺纖維的鹼性染料混合物
[0001] 本發明涉及鹼性染料領域，該等鹼性染料係熟知的並且用於對合成丙烯酸（聚丙烯腈，PAN）纖維材料進行染色以及印染。此外，鹼性染料可以用於著色芳香族聚醯胺纖維類型（聚芳醯胺纖維）。聚芳醯胺纖維係以不同的商品名已知的。
[0002] 由於其極高的結晶度和緊密度，聚芳醯胺纖維的染色過程係困難的並且已被廣泛評估和公佈，包括一些陽離子染料的使用（US 3,674,420、US 4,780,105和US 2002/0144362）。 　　[0003] 除了與聚芳醯胺纖維的染色過程相關的問題以外，所得的染色織物的堅牢度特性，特別是在耐光性方面也存在重大缺陷。 　　[0004] 本發明之目的是提供改進的鹼性染料的混合物，該等混合物適合於染色合成間位聚芳醯胺纖維材料並且提供改進的堅牢度特性，尤其是光牢度，在微紅色、紫色、深藍色、棕色、卡其色、橄欖色、綠色和黑色色調區域中。
[0005] 本發明針對染料混合物，該等染料混合物包含至少一種具有式 (I) 之染料
Figure 02_image001
(I) 　　和至少一種染料，該染料選自由具有式 (IIa)、(IIb) 和 (IIc) 之染料組成之清單
Figure 02_image003
(IIa)，
Figure 02_image009
(IIb) 及
Figure 02_image010
(IIc)， 　　其中，彼此獨立地 　　R1 和R6 係C1 -C4 -烷基， 　　R3 、R4 和R13 係氫或(C1 -C4 )-烷基， 　　R5 係氫、(C1 -C4 )-烷基或苯基， 　　R7 係氫、(C1 -C4 )-烷基或(C1 -C4 )-烷氧基， 　　R10+ 係-(CH2 )p -N+ R1 (CH3 )2 或-(CH2 )p -N+ R1 (CH3 )-CH2 -CHCH3 -OH， 　　其中p係2至4， 　　R2 、R11 和R12 係(C1 -C4 )-烷基、被鹵素取代的(C1 -C4 )-烷基、苯基或被(C1 -C8 )-烷基取代的苄基， 　　n係0或1， 　　X- 係陰離子， 　　Y係氫、氰基或鹵素，並且 　　z係氫、硝基、氰基或鹵素。
[0006] 具有通用結構 (I) 之染料可以例如如下面在實例部分中所述合成。具有通用結構 (II) 之染料可以根據“Industrial Dyes [工業染料]”（版本：Klaus Hunger）威利-VCH出版社有限公司（Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA），魏茵海姆（Weinheim），2003；第3.7章，第227頁以及以下；ISBN：3-527-30426-6來合成。具體地，具有通式 (IIa) 之結構的合成在JP 2011184493中揭露，具有通用結構 (IIb) 之那些的合成在DE-OS 2915323中揭露以及結構 (IIc) 之那些在GB 1282281中揭露。 　　[0007] 染料 (IIc) 從合成演變為由 (IIc) 二者代表的兩種不同異構物 (IIc-a) 和 (IIc-b)
Figure 02_image011
[0008] 較佳的是染料混合物，包含一種根據式 (I) 之染料及一種根據式 (II) 之染料。包含一種具有式 (I) 之染料及兩種或更多種具有式 (II) 之染料的染料混合物構成本發明的另一個較佳的方面。因此，染料混合物具有以下組成，該組成包含 　　- 一種根據式 (I) 之染料和一種根據 (IIa)、(IIb) 及 (IIc) 中的任一者之染料， 　　- 一種具有式 (I) 之染料、一種具有式 (IIa) 之染料及一種具有式 (IIb) 之染料， 　　- 一種具有式 (I) 之染料、一種具有式 (IIa) 之染料及一種具有式 (IIc) 之染料， 　　- 一種具有式 (I) 之染料、一種具有式 (IIb) 之染料及一種具有式 (IIc) 之染料，以及 　　- 一種具有式 (I) 之染料、一種具有式 (IIa) 之染料、一種具有式 (IIb) 之染料及一種具有式 (IIc) 之染料 　　全部構成本發明的較佳的實施方式。 　　[0009] 更佳的是一種如以上所述的染料混合物，該染料混合物包含至少一種具有式 (III) 之染料
Figure 02_image013
(III)， 　　其中，彼此獨立地 　　R1 係C1 -C4 -烷基， 　　R7 係氫、(C1 -C4 )-烷基或(C1 -C4 )-烷氧基， 　　R8 係氫或(C1 -C4 )-烷基， 　　R9 係(C1 -C4 )-烷基、(C1 -C4 )-烷氧基或-(CH2 )m -OH， 　　其中m係2至4，並且 　　X- 係陰離子。 　　[0010] 而且，具有通用結構 (III) 之染料可以根據“Industrial Dyes”（版本：Klaus Hunger）威利-VCH出版社有限公司，魏茵海姆，2003；第3.7章，第227頁以及以下；ISBN：3-527-30426-6或根據例如CH 745871或DE-OS 2314406來合成。 　　[0011] 甚至更佳的是一種如以上所述的染料混合物，其中彼此獨立地 　　R1 、R2 、R6 、R8 和R12 係(C1 -C2 )-烷基， 　　R3 、R4 和R13 係氫或(C1 -C2 )-烷基， 　　R5 係(C1 -C2 )-烷基或苯基， 　　R7 係(C1 -C2 )-烷基或(C1 -C2 )-烷氧基， 　　R9 係(C1 -C2 )-烷基、(C1 -C2 )-烷氧基或-(CH2 )m -OH， 　　其中m係2至4， 　　R10+ 係-(CH2 )p -N+ R1 (CH3 )2 或-(CH2 )p -N+ R1 (CH3 )-CH2 -CHCH3 -OH， 　　其中p係2或3， 　　R11 係(C1 -C4 )-烷基或苄基， 　　n係0或1， 　　其中 　　當n係0時，Y係氰基或鹵素並且z係硝基、氰基或鹵素 　　當n係1時，Y和z二者都是氫，並且 　　X- 係陰離子。 　　[0012] 在該等染料混合物的組中，存在基於單一染料的較佳的選擇的較佳的染料混合物： 　　因此，如以上所述的染料混合物係特別佳的，其中至少一種具有式 (I) 之染料選自以下各項組成之群組：
Figure 02_image015
(I-1)、
Figure 02_image017
(I-2)、
Figure 02_image019
(I-3) 及
Figure 02_image021
(I-4)、 　　其中X- 係陰離子。 　　[0013] 而且，特別佳是如以上所述的染料混合物，其中至少一種具有式 (IIa) 之染料存在並且選自以下各項組成之群組：
Figure 02_image023
(IIa-1)，
Figure 02_image025
(IIa-2) 及
Figure 02_image027
(IIa-3) 　　其中X- 係陰離子。 　　[0014] 而且，特別佳的是如以上所述的染料混合物，其中至少一種具有式 (IIb) 之染料存在並且選自以下各項組成之群組：
Figure 02_image029
(IIb-1)，
Figure 02_image031
(IIb-2) 及
Figure 02_image033
(IIb-3)， 　　其中X- 係陰離子。 　　[0015] 如以上所述的染料混合物構成本發明的另一個特別佳的實施方式，其中至少一種具有式 (IIc) 之染料存在並且選自以下各項組成之清單：
Figure 02_image035
(IIc-1)，
Figure 02_image037
(IIc-2) 及
Figure 02_image039
(IIc-3)， 　　其中X- 係陰離子。 　　[0016] 甚至更佳的是如以上所述的染料混合物，其中至少一種具有式 (III) 之染料存在並且選自以下各項組成之清單：
Figure 02_image041
(III-1)、
Figure 02_image043
(III-2)、
Figure 02_image045
(III-3)、
Figure 02_image047
(III-4) 及
Figure 02_image049
(III-5)、 　　其中X- 係陰離子。 　　[0017] 根據本發明的染料的組合係較佳的，其中單一染料係如以上概述的混合物的較佳的成員。包含兩種或更多種根據上述選擇的較佳的染料的染料混合物甚至係更佳的。如以上所述的染料混合物，包含具有下式之染料 　　(I-1) 和/或 (I-2)， 　　(IIa-1) 和/或 (IIa-2)及 　　(III-1) 和/或 (III-3) 　　係特別佳的並且 　　如以上所述的染料混合物，包含具有下式之染料 　　(I-1) 和 (IIa-1) 及 (III-3) 　　係最佳的。 　　[0018] 而且關於用於本發明的染料混合物中的陽離子染料的抗衡離子的選擇，也存在較佳的那些。因此，如以上所述的染料混合物，其中該陰離子選自由以下各項組成之群組：鹵素、硫酸根、硫酸氫根、胺基硫酸根、硝酸根、磷酸根、磷酸二氫根、磷酸氫根、聚磷酸根、碳酸氫根、碳酸根、甲基硫酸根、乙基硫酸根、氰酸根、三氯鋅酸根、四氯鋅酸根、(C1 -C4 )-烷基磺酸根、苯磺酸根、萘磺酸根、硼酸根、四硼氟酸根、(C1 -C4 )-烷基羧酸根、羥基-(C1 -C4 )-烷基羧酸根、苯羧酸根和萘羧酸根，係較佳的。更佳的是如以上所述的染料混合物，其中該陰離子選自由以下各項組成之群組：甲酸根、乙酸根、丙酸根、乳酸根、苯甲酸根、氯離子、三氯鋅酸根、四氯鋅酸根、甲基硫酸根和乙基硫酸根。 　　[0019] 本發明的染料混合物中的單一染料的比例可以在寬範圍內變化，並且較佳的是如以上所述的染料混合物，包含具有下式之染料 　　(I): 1至99，並且 　　(IIa) / (IIb) / (IIc)： 99至1 　　該染料混合物中的染料的總量的重量%。染料的總量表示該染料混合物中的100 wt%。 　　[0020] 更佳的是如以上所述的染料混合物，包含具有下式之染料 　　(I): 50至90， 　　(IIa) / (IIb) / (IIc)： 45至5， 　　(III): 30至5 　　該染料混合物中的染料的總量的重量%。 　　[0021] 並且最佳的是如以上所述的染料混合物，包含具有下式之染料 　　(I): 50至80， 　　(IIa) / (IIb) / (IIc)： 30至10， 　　(III): 25至10， 　　該染料混合物中的染料的總量的重量%。 　　[0022] 一種用於染色的、包含如以上所述的染料混合物的溶液構成本發明的另一個較佳的實施方式。 　　[0023] 而且，一種用於生產如以上所述的染料混合物之方法，包括 　　a) 將該染料混合物的組分混合， 　　b) 使在步驟a) 中獲得的該混合物均化 　　也構成本發明的一個方面。 　　[0024] 一種用於對材­料進行染色或印染之方法，該方法包括使該材­料與如以上所述的染料混合物和/或如以上所述的溶液相接觸，該方法構成本發明的又另一個方面。 實例： 實例A - 合成： 　　[0025] 在攪拌下，向370份正丁醇和41份水中加入109.8份（0.517 mol）醌茜（CAS 81-64-1）和14.4份醌茜隱色體（CAS 17648-03-2）。向該混合物中加入9.6份硼酸（CAS 10043-35-3）和122份（1.14 mol）對甲苯胺（CAS106-49-0）。 　　[0026] 在攪拌下將反應混合物加熱至回流（96℃）並在攪拌下保持20小時。 　　[0027] 然後將反應混合物冷卻至50℃至60℃，並且將產物過濾並用甲醇和軟化水洗滌。 　　[0028] 在真空條件下乾燥後，獲得130份中間體A。
Figure 02_image051
中間體A 實例B - 合成： 　　[0029] 在0℃至5℃下在攪拌下將10份先質A加入到265份55%硫酸中。 　　[0030] 在攪拌下然後將反應混合物加熱至125℃並在此溫度下保持11小時。 　　[0031] 在攪拌下然後將混合物冷卻到25℃，觀察到黑色懸浮液。將混合物過濾並用水洗滌。 　　[0032] 將過濾的固體在200 ml軟化水中重新漿化，並用NH4 OH溶液將pH調節至pH 11並攪拌3小時。 　　[0033] 將紅棕色固體產物再次過濾並用軟化水洗滌並在真空條件下乾燥以提供：9.2g中間體B
Figure 02_image053
中間體B 實例C - 合成： 　　[0034] 將20份乾中間體B（＜0.5%水含量）和2份MgO加入到200份無水氯苯中。 　　[0035] 將混合物攪拌並加熱至135℃並攪拌30至45分鐘直至達到溶解。加入20份硫酸二甲酯並將混合物在120℃至125℃下攪拌4小時。將反應混合物冷卻到70℃至75℃，並且加入20份水和10份稀釋的鹽酸，並將混合物攪拌1小時。 　　[0036] 藉由將混合物冷卻到50℃至55℃並加入10份稀釋的鹽酸並在50℃至55℃下攪拌2小時來破壞過量的硫酸二甲酯。然後將混合物過濾、用氯苯、甲醇和水洗滌。 　　[0037] 在真空條件下乾燥後，獲得12 g其中X- = CH3 SO4 - 的最終染料（I-1）。
Figure 02_image055
實例C = (I-1)其中X- = CH3 SO4 - 實例D - 粉末配製物： 　　[0038] 將36份的染料 (I-2) 其中X- = CH3 SO4 - 和14份的染料 (IIc-1) 其中X- = ZnCl3 - 和4份作為除塵劑的白油90和1份作為潤濕劑Avolan® IW和45份作為切削劑（cutting agent）的糊精均勻混合並使用2 mm尺寸的篩用Bauermeister型研磨機研磨。這提供了97份黑色粉末，該黑色粉末將間位聚芳醯胺纖維染成深黑色色調。 　　[0039] 其他除塵劑、潤濕劑以及還有切削劑像硫酸鈉、氯化鈉、米澱粉、玉米澱粉和胺基磺酸可用於配製粉末產品。 　　[0040] 液體配製物在所要求保護的染料的一些應用中具有優點。該等液體配製物可以藉由直接提供液體配製物或藉由將分離的最終產物溶解在水溶性有機溶劑或該等溶劑與水的混合物中的特殊合成程序來製備。 實例E - 液體配製物： 　　[0041] 在室溫下在攪拌下將8.25份的染料 (I-1) 其中X- = CH3 SO4 - 和4.8份的染料 (IIa-1) 其中X- = Cl- 和2.2份的染料 (III-1) 其中X- = Cl- 加入到85份的乙二醇中。將該混合物攪拌3小時直到達到澄清溶液。將該溶液過濾以除去可能的不溶性部分並且然後在間位元聚芳醯胺纖維上提供深黑色染色。 　　[0042] 乾樣品如以上概述合成。染料混合物然後如以下實例中進行製備。 實例1 - 染料混合物： 　　[0043] 根據實例D製備72份的具有式 (I-2) 之綠色鹼性染料（其中X- = ZnCl3 - ）和28份的具有式 (IIc-1) 之紅色鹼性染料（其中X- = ZnCl3 - ）。 　　[0044] 所得的本發明的染料混合物提供了在先前描述的染色條件下在間位聚芳醯胺上的灰色和黑色染色品和印染品。 實例2 - 染料混合物： 　　[0045] 根據實例D製備76份的具有式 (I-2) 之綠色鹼性染料（其中X- = CH3 CH2 SO4 - ）、14份的具有式 (IIa-1) 之紅色鹼性染料（其中X- = Cl- ）和10份的具有式 (III-1) 之藍色鹼性染料（其中X- = ZnCl3 - ）。 　　[0046] 所得的本發明的染料混合物提供了在先前描述的染色條件下在間位聚芳醯胺上的灰色和黑色染色品和印染品。 實例3 - 染料混合物： 　　[0047] 根據實例D製備85份的具有式 (I-1) 之綠色鹼性染料（其中X- = Cl- ）、9份的具有式 (IIc-1) 之紅色鹼性染料（其中X- = ZnCl3 - ）和6份的具有式 (III-1) 之藍色鹼性染料（其中X- = Cl- ）。 　　[0048] 所得的本發明的染料混合物提供了在先前描述的染色條件下在間位聚芳醯胺上的橄欖色染色品和印染品。 　　[0049] 在下表中列出的另外的混合物提供具有橄欖色、棕色、灰色和黑色色調之染色。
Figure 02_image057
Figure 02_image059
Figure 02_image061
Figure 106141595-A0101-11-0004-6

Claims (16)

  1. 一種染料混合物，包含至少一種具有式(I)之染料
    Figure 106141595-A0305-02-0026-1
     至少一種染料，該染料選自由具有式(IIa)和(IIc)之染料組成的清單
    Figure 106141595-A0305-02-0026-2
     和
    Figure 106141595-A0305-02-0026-3
     其中，彼此獨立地R1和R6係C1-C4-烷基，R3、R4和R13係氫或(C1-C4)-烷基， R5係氫、(C1-C4)-烷基或苯基，R2、R11和R12係(C1-C4)-烷基、被鹵素取代的(C1-C4)-烷基、苯基或被(C1-C8)-烷基取代的苄基，X-係陰離子，及至少一種具有式(III)之染料
    Figure 106141595-A0305-02-0027-4
     其中，彼此獨立地R1係C1-C4-烷基，R7係氫、(C1-C4)-烷基或(C1-C4)-烷氧基，R8係氫或(C1-C4)-烷基，R9係(C1-C4)-烷基、(C1-C4)-烷氧基或-(CH2)m-OH，其中m係2至4，並且X-係陰離子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之染料混合物，其中彼此獨立地R1、R2、R6、R8和R12係(C1-C2)-烷基’R3、R4和R13係氫或(C1-C2)-烷基，R5係(C1-C2)-烷基或苯基，R7係(C1-C2)-烷基或(C1-C2)-烷氧基，R9係(C1-C2)-烷基、(C1-C2)-烷氧基或-(CH2)m-OH， 其中m係2至4，R10+係-(CH2)p-N+R1(CH3)2或-(CH2)p-N+R1(CH3)-CH2-CHCH3-OH，其中p係2或3，R11係(C1-C4)-烷基或苄基，其中X-係陰離子。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之染料混合物，其中至少一種具有式(I)之染料選自以下各項組成之群組：
    Figure 106141595-A0305-02-0028-5
    Figure 106141595-A0305-02-0028-6
    Figure 106141595-A0305-02-0028-7
    及
    Figure 106141595-A0305-02-0029-8
     其中X-係陰離子。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之染料混合物，其中至少一種具有式(IIa)之染料存在並且選自以下各項組成之群組：
    Figure 106141595-A0305-02-0029-9
    Figure 106141595-A0305-02-0029-10
    及
    Figure 106141595-A0305-02-0029-11
     其中X-係陰離子。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之染料混合物，其中至少一種具有式(IIc)之染料存在並且選自以下各項組成之清單：其中X-係陰離子，
    Figure 106141595-A0305-02-0030-12
    Figure 106141595-A0305-02-0030-13
    及
    Figure 106141595-A0305-02-0030-14
  6. 如申請專利範圍第1項所述之染料混合物，其中至少一種具有式(III)之染料存在並且選自以下各項組成之清單：
    Figure 106141595-A0305-02-0031-15
    Figure 106141595-A0305-02-0031-16
    Figure 106141595-A0305-02-0031-17
    Figure 106141595-A0305-02-0031-18
    及
    Figure 106141595-A0305-02-0031-19
     其中X-係陰離子。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之染料混合物，包含具有下式之染料 (I-1)和/或(I-2)，(IIa-1)和/或(IIa-2)及(III-1)和/或(III-3)。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之染料混合物，包含具有下式之染料(I-1)和(IIa-1)及(III-3)。
  9. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之染料混合物，其中該陰離子選自由以下各項組成之群組：鹵素、硫酸根、硫酸氫根、胺基硫酸根、硝酸根、磷酸根、磷酸二氫根、磷酸氫根、聚磷酸根、碳酸氫根、碳酸根、甲基硫酸根、乙基硫酸根、氰酸根、三氯鋅酸根、四氯鋅酸根、(C1-C4)-烷基磺酸根、苯磺酸根、萘磺酸根、硼酸根、四硼氟酸根、(C1-C4)-烷基羧酸根、羥基-(C1-C4)-烷基羧酸根、苯羧酸根和萘羧酸根。
  10. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之染料混合物，其中該陰離子選自由以下各項組成之群組：甲酸根、乙酸根、丙酸根、乳酸根、苯甲酸根、氯離子、三氯鋅酸根、四氯鋅酸根、甲基硫酸根和乙基硫酸根。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之染料混合物，包含具有下式之染料 (I)：1至99，並且(IIa)/(IIc)：99至1該染料混合物中的染料的總量的重量%。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之染料混合物，包含具有下式之染料(I)：50至90，(IIa)/(IIc)：45至5，(III)：30至5，該染料混合物中的染料的總量的重量%。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之染料混合物，包含具有下式之染料(I)：50至80，(IIa)/(IIc)：30至10，(III)：25至10，該染料混合物中的染料的總量的重量%。
  14. 一種用於染色之溶液，該溶液包含如申請專利範圍第1至13項中任一項所述之染料混合物。
  15. 一種用於生產如申請專利範圍第1至13項中任一項所述之染料混合物之方法，該方法包含a)將該染料混合物的組分混合， b)使在步驟a)中獲得的該混合物均化。
  16. 一種用於對材料進行染色或印染之方法，該方法包括使該材料與如申請專利範圍第1至13項中任一項所述之染料混合物和/或如申請專利範圍第14項所述之溶液相接觸。
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