金属络合交联染料的合成和应用

论文摘要

本文设计合成了多胺型可交联金属络合染料,即将含有四乙烯五胺的邻,邻’-二羟基偶氮交联染料与金属离子通过络合反应制得,利用交联染料分子中的氨基、亚胺基的高反应性及同一染料分子上存在多个可反应基团的优点,渴望通过交联染色和固色实现染料在纤维上的超高固色率,实现染色的绿色化;同时通过引入金属离子,期望提高四乙烯五胺型交联染料的耐光稳定性。论文以3-氨基-4-羟基苯磺酸为重氮组份,分别与偶合组份1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮和1-（4’-磺酸基）苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮进行重氮偶合反应合成了染料母体1a-2a。以2-氨基-4-硝基苯酚为重氮组分,分别与偶合组分1-（4’-磺酸基）苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮和2-羟基萘-3,6-二磺酸钠（R盐）进行重氮偶合反应生成了染料母体3a-4a。用质谱、红外光谱和核磁共振氢谱证明了磺酸基染料1a-4a的结构正确。论文采用氯化亚砜为氯化试剂,DMF为催化剂,将四支染料结构中的磺酸基进行磺酰氯化,合成了活性较高的磺酰氯化合物1b-4b。利用质谱、红外光谱和核磁共振氢谱证明了磺酰氯基染料1b-4b的结构正确。考察了反应温度、反应时间、溶剂用量和催化剂用量等条件对磺酰氯化反应的影响。在四氢呋喃溶剂中将磺酰氯染料与四乙烯五胺进行胺解反应合成四支多胺型可交联染料1c-4c,用红外光谱证明了多胺型可交联染料结构中磺酰胺基团和四乙烯五胺的存在。论文将四支多胺型可交联染料母体1c-4c分别与铬盐和铁盐进行络合反应,合成了四支铬络合交联染料1d-4d和四支铁络合交联染料1e-4e。用红外光谱和原子吸收光谱证明了八支金属络合交联染料的结构正确。利用紫外可见光谱研究了可交联染料络合前后的光谱特性。论文以铜酞菁为原料,通过氯磺酸和二氯亚砜对铜酞菁进行氯磺化处理后,与四乙烯五胺发生胺解反应合成了铜酞菁交联染料5。利用红外光谱证明了铜酞菁交联染料中磺酰胺基团和四乙烯五胺的存在。考察了氯磺化反应中铜酞菁、氯磺酸和二氯亚砜的摩尔比以及反应温度对铜酞菁磺酰氯中磺酰氯基团个数的影响。考察了反应时间、反应温度、磺酰氯基与四乙烯五胺的摩尔比、溶剂用量等条件对胺解产物产率和溶解性的影响。论文利用无盐浸染的清洁染色工艺将所合成的多胺型可交联金属络合染料用于丝绸与羊毛纤维的染色,研究了染浴pH值、染色温度、浴比和色度等条件对染料分别在丝绸和羊毛上染色性能的影响。部分铁络合交联染料在丝绸和羊毛上的竭染率最高可分别达99%和97%。染色纤维通过交联剂DAST进行了固色,考察了固色pH值和交联剂浓度等条件对交联固色的影响,发现铁络合交联染料的交联率最高可达98%以上,在丝绸和羊毛上的最终固色率最高可分别达97%和95%以上。通过比较,发现铁络合交联染料的染色性能与铬络合交联染料的染色性能相当,完全可以用环境友好的铁络合交联染料取代铬络合染料,来实现在丝绸和羊毛上良好的交联染色性能。考察了染色纤维的牢度性能,与相应结构的交联染料母体染色的纤维相比,铁络合交联染料染色纤维的日晒牢度提高了2-3级,水洗牢度有所提高,两者的摩擦牢度相当。铁络合交联染料具有与铬络合交联染料相当的牢度性能。分子结构中引入四乙烯五胺的铜酞菁交联染料在丝绸和羊毛上的染色实现了良好的染色性能和牢度性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 交联染料的研究进展
• 1.1.1 Basazol交联染料
• 1.1.2 Indosol交联染料
• 1.1.3 氨烷基交联染料
• 1.1.4 国产交联染料
• 1.2 高分子染料的研究进展
• 1.2.1 高分子染料的合成途径
• 1.2.2 聚胺型高分子染料
• 1.3 多胺型和多羧酸型大分子染料
• 1.3.1 多胺型大分子染料
• 1.3.2 多羧酸型大分子染料
• 1.4 金属络合染料的研究进展
• 1.4.1 金属络合染料的种类
• 1.4.2 金属络合染料的染色机理
• 1.4.3 金属络合染料的稳定性
• 1.4.4 生态友好型金属络合染料的研究进展
• 1.5 本论文工作的设计思想
• 2 交联染料母体的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂和仪器
• 2.2.2 酸性染料1a-4a的合成
• 2.2.3 磺酰氯基染料1b-4b的合成
• 2.2.4 交联染料母体1c-4c的合成
• 2.2.5 染料的精制
• 2.2.6 染料的标准工作曲线测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 酸性染料1a-4a的合成与结构表征
• 2.3.2 磺酰氯基染料1b-4b的合成与结构表征
• 2.3.3 交联染料母体1c-4c的合成与结构表征
• 2.4 结论
• 3 金属络合交联染料的合成
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂和仪器
• 3.2.2 铬络合染料1d-4d的合成
• 3.2.3 铁络合染料1e-4e的合成
• 3.2.4 络合反应中的可见光谱变化
• 3.2.5 铜酞菁交联染料的合成
• 3.2.6 磺酰胺基金属络合染料的合成
• 3.2.7 磺酸基胺金属络合染料的合成
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 铬络合交联染料的合成与结构表征
• 3.3.2 铁络合交联染料的合成与结构表征
• 3.3.3 络合反应中的可见光谱变化
• 3.3.4 金属络合交联染料的光谱研究
• 3.3.5 铜酞菁交联染料的合成与结构表征
• 3.4 结论
• 4 金属络合交联染料的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要试剂和仪器
• 4.2.2 染色实验
• 4.2.3 染色织物K/S值测定
• 4.2.4 染色牢度的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 交联染料的染色和固色机理
• 4.3.2 金属络合交联染料在丝绸上的应用
• 4.3.3 金属络合交联染料在羊毛上的应用
• 4.3.4 金属络合交联染料在丝绸和羊毛上的固色研究
• 4.3.5 交联染料在丝绸和羊毛上的染色性能
• 4.3.6 交联染料在丝绸和羊毛上牢度性能
• 4.4 结论
• 结论
• 参考文献
• 附录A 附录内容名称
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 博士论文创新点摘要
• 致谢
• 作者简介