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聚马来酸型和羟甲基型大分子染料的设计合成及应用

张行荣  
【摘要】:本文设计合成了聚马来酸型和羟甲基型两类大分子染料,并将其应用于棉纤维的染色。所合成的大分子染料分子结构中含有多个活性基团,具有同一分子链上含有多个活性基团的优势,从而实现高的染色固色率。 论文首先以对硝基苯胺为重氮组分,分别与对甲苯酚、N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮、1-(2’,5’-二氯-4’-磺酸基苯基)-3-甲基-5-毗唑啉酮偶合制备了3支小分子偶氮型发色体CY1-NO2、CY2-NO2和CY3-NO2,然后分别在乙醇/水、甲苯/水混合溶剂和水介质中,用硫化钠还原发色体结构中的硝基,得到氨基发色体CY1-NH2、CY2-NH2和CY3-NH2。采用IR、MS、1HNMR等对上述发色体进行了结构表征。 以过氧化苯甲酰为引发剂,在甲苯中合成了聚马来酸酐(PMA)。将发色体CY1-NH2、CY2-NH2和CY3-NH2分别与PMA反应,合成了3支发色体含量为30%的聚马来酸型大分子染料。将PMA与氨水反应得到了以酰胺为主的产物,与尿素高温固相反应得到了以酰亚胺为主的产物,即采用不同的酰胺化试剂、不同的反应条件可得到酰胺或酰亚胺结构。以此为依据,分别对所合成的3支聚马来酸型大分子染料(PMA-DY1、PMA-DY2和PMA-DY3)以及本团队所合成的2支聚马来酸型大分子染料(PMA-DY4和PMA-DY5)进行了酰胺化和酰亚胺化改性,再与甲醛反应得到羟甲基型大分子染料。利用IR、1H NMR等对上述含羧酸基团和羟甲基基团的大分子染料进行了结构表征。 以偶氮二异丁腈为引发剂,在四氢呋喃中合成了马来酸酐-丙烯酰胺共聚物(MA-AAm);采用IR、凝胶渗透色谱(GPC)等对MA-AAm共聚物进行了结构表征。针对马来酸酐与丙烯酰胺共聚时,随着马来酸酐用量的增加,马来酸酐利用率下降及聚合物收率低的问题,论文通过对聚合残液的8次循环利用,马来酸酐单体利用率由35.7%提高至90.2%,聚合物收率由47.8%提高至近60%,并且聚合物中马来酸酐含量基本不变(~42%)。将发色体CY4-NH2(4-((4'-氨基苯基)偶氮基)-1-苯基-3-甲基-5-毗唑啉酮)与MA-AAm共聚物反应,发色体含量为11.4%。 研究了两类大分子染料的溶解性能及耐酸碱稳定性,结果表明,在pH7时均具有较好的水溶性,不含水溶性基团的DY1、DY2和DY4系列染料能溶于常用的极性有机溶剂;室温时,大分子染料在pH 3-10能够稳定存在。剥色实验证明两类大分子染料与棉纤维以共价键结合。考察了两类大分子染料轧染染色棉纤维的各项牢度及撕裂强度,结果表明,均达到了染料应用的要求。经羟甲基型大分子染料染色后的棉纤维释放甲醛含量小于75 mg/kg,符合国标GB 18401-2003《国家纺织产品基本安全技术规范》。


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