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环境友好深色活性染料的设计、合成及性能研究

王专  
【摘要】:黑色活性染料和深红色活性染料是染料市场中的热点产品。但目前的商品染料都存在一定的问题,比如,黑色活性染料的固色率太低,造成较大的浪费和环境负担;深红色活性染料的耐洗牢度较差,影响了其应用范围。提高黑色活性染料的固色率和改善深红色活性染料的耐洗牢度成为亟需解决的课题。本文以超分子化学理论为指导,通过对染料分子结构的修饰和染料的商品化对这一课题进行了研究。 对商品活性黑的结构性能关系研究发现,组分染料的配伍性对黑色染料的性能有重要影响,且商品活性黑的主要性能由其藏青组分C.I.活性黑5决定,C.I.活性黑5的固色率仅为62%,导致商品活性黑的固色率都在60~65%,因此,要合成高固色率的活性黑就必须对藏青组分进行重新设计。从适当提高染料的直接性着手,对C.I.活性黑5的分子结构进行修饰,设计合成了一系列新的活性减青染料。藏青染料的结构性能关系研究表明,染料共轭系统的延伸有利于提高染料的直接性,从而提高其固色率:染料的商品化研究发现,助剂对提高染料的提升力有明显作用。所设计和合成的藏青活性染料中,部分染料的固色率高达80%以上,各方面的应用性能良好,可用于高固色率黑色活性染料的合成。 以新合成的活性藏青染料为藏青组分,选择与其染色配伍性良好的红、黄组分染料,通过染料的商品化,合成了一系列具有高固色率的深黑色活性染料。与目前市场上流行的商品活性黑相比,新型活性黑的固色率提高了15~20%,染色废水的色度降低了60~70%,具有明显的环境效益。新型活性黑的染深性和牢度等应用性能也令人满意。 在深红色活性染料的研制过程中,设计并合成了一系列以J酸及其衍生物为偶合组分的双偶氮红色活性染料,并对它们的结构和性能进行了全面研究。核磁共振谱证明,所合成的双偶氮红色系列染料在羟基邻位以醌腙体形式存在,在氨基邻位以偶氮体形式存在,染料分子的颜色可由微扰分子轨道理论加以预测。染料的结构性能关系研究表明,染料分子亲水性的提高和平面性的降低将降低染料的直接性,降低染料的固色率,但有利于提高染料的移染性、提升力和耐洗牢度等性能。通过染料分子结构的平衡设计和染料的商品化,设计合成了4只性能优秀的深红色活性染料,染料的固色率高达80%以上。与目前市场上流行的商品深红色活性染料相比,新型活性深红的染深性和耐洗牢度等性能全面占优,其它各项应用性能也令人满意。


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