專利名稱:一種多活性基全取代三嗪系陽(yáng)離子接枝劑及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種多活性基全取代三嗪系陽(yáng)離子接枝劑及其制備和使用方法,屬于纖維 染色前改性用化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域。
天然纖維及其混紡織物普遍使用活性和直接染料染色。但該染料上染率和固色率只有 60%-80%左右,其余20%左右的染料隨染色廢水排放,導(dǎo)致染料用量增加,成本提高。而 且凈洗還需要大量的水,又增加了污水排放和處理的負(fù)擔(dān),尤其是染色時(shí)必須加入大量的 無機(jī)鹽(氯化鈉和硫酸鈉,每升染液需用30—100克),高含鹽量印染廢水的排放破壞了 水的生態(tài)環(huán)境。鹽分的高深透性導(dǎo)致江河湖泊周圍的土質(zhì)鹽堿化,降低農(nóng)作物的產(chǎn)量,對(duì) 于廢水中的無機(jī)鹽還不能通過簡(jiǎn)單的物理化學(xué)或生化方法加以處理,因此,如何提高活性 染料的利用率,降低染色時(shí)無機(jī)鹽的用量,是改善河流湖泊生態(tài)環(huán)境的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
無鹽染色技術(shù)是近年來染整領(lǐng)域清潔生產(chǎn)的重要研究方向之一,其技術(shù)關(guān)鍵是用可行 的化學(xué)品對(duì)纖維素纖維進(jìn)行改性,以實(shí)現(xiàn)不用鹽作介質(zhì)的染色技術(shù)。但是當(dāng)前研究的改性 化學(xué)品大多是單一活性基接枝劑、或一取代、二取代三嗪基(一氯三嗪和二氯三嗪基)接 枝劑,由于其分子量小,直接性差,從而導(dǎo)致對(duì)天然纖維織物的處理周期長(zhǎng),改性劑用量 大,生產(chǎn)成本高,批量生產(chǎn)難以推廣。
本發(fā)明的目的是解決天然纖維及含天然纖維的混紡織物染色效果差、染色污染嚴(yán)重, 以及目前為改善所述織物染色效果采用的改性劑改性效果差、成本高、難以推廣的問題, 提供一種具有多活性基團(tuán),可以與纖維素纖維接枝反應(yīng),能夠改善織物染色性能的陽(yáng)離子 接枝劑及其制備方法和使用方法。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種多活性基全取代三嗪系陽(yáng)離子接枝 劑,其特征在于,具有如下通式
背景技術(shù):
發(fā)明內(nèi)容
Y(CH2)mN+CI—(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI
CIH2C(HO)HCH2C(H3C)2-CI+Nm(H2C)Y
Y(CH2)mN+C|-(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI
4其中,Y為0或NH, m為2或3。
本發(fā)明還提供了上述陽(yáng)離子接枝劑的制備方法,其特征在于,具體步驟為-
第一步在0-10。C的三聚氯氰水溶液中加入N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二 甲氨基乙醇鹽酸鹽,其中,三聚氯氰與N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二甲氨基乙 醇鹽酸鹽的摩爾比為l: 1,用堿調(diào)節(jié)pH值為3,反應(yīng)至溶液中pH值保持不變?yōu)橹梗?br>
第二步將第一步所得溶液升溫至35-45'C,加入N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二甲氨基乙醇鹽酸鹽,其中,三聚氯氰與N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二甲氨 基乙醇鹽酸鹽的摩爾比為1: 1,用堿調(diào)節(jié)pH值為5-6,反應(yīng)1.5h;
第三步將第二步所得溶液升溫至70-85。C,加入N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二甲氨基乙醇鹽酸鹽,其中,三聚氯氰與N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二甲氨
基乙醇鹽酸鹽的摩爾比為1: 1,反應(yīng)2h;
第四步將第三步所得溶液用酸調(diào)節(jié)pH值到1,加入環(huán)氧氯丙烷,其中,三聚氯氰
與環(huán)氧氯丙垸與的摩爾比為1: 3.3,在70-85'C保溫反應(yīng)4h。
所述制備方法的化學(xué)反應(yīng)方程式為 Cl
+ HY(CH2)mN(CH3)
cr 'CI
|(CH2)mN(CH3)2
N^N
、N'
cr 乂1
Y(CH2)mN(CH3)2
Y(CH2)mN(CH3)2
I HY(CH2)mN(CH3)
甲2)m,3) -^ N人
^ X人 XJ、
C N\Y(CH2)mN(CH3)2 (CH3)2N(CH2)mY/ N \Y(CH2)mN(CH3)2
Y(CH2)mN+C|-(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI
CH2-CH2CH2CI
-CIH2C(HO)HCH2C(H3C)2-CI+Nm(H2C)YN -Y(CH2)mN+Cr(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI
其中,Y為0或NH, m為2或3。 所述第一步和第二步中所用的堿分別優(yōu)選為碳酸鈉、碳酸氫鈉或磷酸鈉。 所述第四步中所用的酸優(yōu)選為鹽酸、硫酸或醋酸。
所述三聚氯氰水溶液的濃度一般釆用20wt%, N, N — 二甲基丙二胺鹽酸鹽、N, N-
5二甲氨基乙醇鹽酸鹽和環(huán)氧氯丙垸采用化學(xué)純?cè)噭?br>
本發(fā)明還提供了上述陽(yáng)離子接枝劑的使用方法,其特征在于,具體步驟為
第一步配制含有權(quán)利要求1所述陽(yáng)離子接枝劑、氫氧化鈉以及滲透劑脂肪醇聚氧乙
烯醚(JFC)的水溶液,所述陽(yáng)離子接枝劑、氫氧化鈉和滲透劑JFC的質(zhì)量百分比濃度分別
為5%、 1%和0. 1%,將棉織物以固液重量比1: 10-20浸入上述溶液,放置10min,在40 'C浸軋2-4h,軋余率為80-100%,用清水洗滌棉織物至pH值為7;
第二步將棉織物用染色劑雅格素紅以浴比1: 10在6(TC染色lh,雅格素紅的用量
為棉織物重量的2%。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 使用含有多活性基全取代三嗪系陽(yáng)離子接枝劑,對(duì)纖維素纖維進(jìn)行多活性基交聯(lián)
改性,提高了織物與染料的親和力,無須使用各類鹽類促染,就能得到比用鹽染色提高20%
以上的深度,大大提高了染料的利用率,而且染色后液體不用處理,可直接回用,真正實(shí)
現(xiàn)了清潔生產(chǎn)的目的;
2、 本發(fā)明使用多活性基陽(yáng)離子化合物對(duì)纖維素纖維進(jìn)行多活性基交聯(lián)改性,改變了 單一活性基接枝改性存在的分子量小、直接性差、處理周期長(zhǎng)、用量大等缺陷,使得棉織 物的改性簡(jiǎn)單易行,改性劑用量少,處理時(shí)間短,處理效果好,染色均勻;
3、 本發(fā)明反應(yīng)結(jié)束后所得溶液不需要分離,提純,可直接應(yīng)用于纖維素纖維改性。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例來具體說明本發(fā)明。
實(shí)施例1
2, 4, 6-三-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-三嗪氯化銨制備 在內(nèi)置200g冰水溶液并裝有攪拌器、溫度計(jì)的三口燒瓶中加入lmol三聚氯氰,在0 'C攪拌條件下,緩緩滴加lmol的N, N—二甲基丙二胺的鹽酸鹽,用碳酸鈉固體調(diào)節(jié)控制 pH值3,攪拌,直到反應(yīng)溶液pH保持不變?yōu)橹梗郎刂?5T:。攪拌下再加入lmol的N, N—二甲基丙二胺的鹽酸鹽,用碳酸鈉固體調(diào)節(jié)控制pH值5,攪拌反應(yīng)1.5h,繼續(xù)升溫至 70°C,加入lmol N, N — 二甲基丙二胺的鹽酸鹽,在此溫度下反應(yīng)2h。滴加35wt^的鹽 酸溶液20ml調(diào)節(jié)pH至1 ,然后緩緩滴加3.3mol化學(xué)純環(huán)氧氯丙垸(98wt%),加完后70 。C保溫反應(yīng)4h,即得到含量為32wt。/。的2, 4, 6-三-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-三 嗪氯化銨溶液。溶液為無色透明液體。將溶液蒸發(fā),DMF重結(jié)晶,IR, HNMR證明產(chǎn)物 結(jié)構(gòu)如下<formula>formula see original document page 7</formula>生成物不需要分離、提純、可直接應(yīng)用在纖維素纖維改性。
實(shí)施例2
2,4-二-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨萄-6-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪
氯化銨制備
在內(nèi)置200g冰水溶液并裝有攪拌器、溫度計(jì)的三口燒瓶中加入lmol三聚氯氰,在0'C攪拌條件下緩緩滴加lmol的N, N—二甲基丙二胺的鹽酸鹽,用碳酸氫鈉固體調(diào)節(jié)控制pH值3,攪拌,直到反應(yīng)溶液pH保持不變?yōu)橹?,升溫?(TC。攪拌下再加入lmol的N,N—二甲基丙二胺的鹽酸鹽,用碳酸氫鈉固體調(diào)節(jié)控制pH值5,攪拌反應(yīng)1.5h,繼續(xù)升溫至85°。,加入lmolN, N—二甲氨基乙醇的鹽酸鹽,在此溫度下反應(yīng)2h。滴加30wt。/o醋酸溶液調(diào)節(jié)pH至l,然后緩緩滴加3.3mol化學(xué)純環(huán)氧氯丙烷(98wt%),加完后85。C保溫反應(yīng)4h,即得到含量為32 wt %的2, 4, -二-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]--6-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨溶液。溶液為無色透明液體。將溶液蒸發(fā),DMF重結(jié)晶,IR, HNMR證明產(chǎn)物結(jié)構(gòu)如下
Cl-
nh(ch2)3n+(ch3)2ch2ch(oh)ch2ciN》N
^ 入\ Ct
cich2ch(oh)ch2(ch3)2n+(ch2)20 , nh(ch2)3n (ch3)2ch2ch(oh)ch2ci
生成物不需要分離、提純,可直接應(yīng)用于纖維素纖維改性。
實(shí)施例3
2-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-4, 6-二-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨制備
在裝有攪拌器、溫度計(jì)的三口燒瓶中,將lmol三聚氯氰加入到200g冰水溶液里,在(TC攪拌條件下緩緩滴加lmol的N, N—二甲基丙二胺的鹽酸鹽,用磷酸鈉固體調(diào)節(jié)控制
7pH值3,攪拌,直到反應(yīng)溶液pH保持不變?yōu)橹梗郎刂?5'C。攪拌下再加入lmol的N,N—二甲氨基乙醇的鹽酸鹽,用磷酸鈉固體調(diào)節(jié)控制pH值6,攪拌反應(yīng)1.5h,繼續(xù)升溫至85°C。加入lmolN, N—二甲氨基乙醇的鹽酸鹽,在此溫度下反應(yīng)2h。滴加硫酸溶液(18wt。/。)調(diào)節(jié)pH至l,然后緩緩滴加3.3mol化學(xué)純環(huán)氧氯丙垸(98wt%),加完后85。C保溫反應(yīng)4h,即得到含量為32 wt。/。的2—[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-4, 6-二-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨溶液。溶液為無色透明液體。將溶液蒸發(fā),DMF重結(jié)晶,IR, HNMR證明產(chǎn)物結(jié)構(gòu)如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
生成物不需要分離、提純,可直接應(yīng)用在纖維素纖維改性。
實(shí)施例4
2, 4, 6-三-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-二嗪氯化銨制備在內(nèi)置200g冰水溶液并裝有攪拌器、溫度計(jì)的三口燒瓶中,加入lmol三聚氯氰,在l(TC攪拌條件下緩緩滴加lmol的N, N—二甲氨基乙醇的鹽酸鹽,用Na2C03固體調(diào)節(jié)控制pH值3,攪拌,直到反應(yīng)溶液pH保持不變?yōu)橹梗郎刂?5'C,攪拌下再加入lmol的N, N—二甲氨基乙醇的鹽酸鹽,用Na2C03固體調(diào)節(jié)控制pH值6,攪拌反應(yīng)1.5h,繼續(xù)升溫至85。C,加入lmolN, N—二甲氨基乙醇的鹽酸鹽,在此溫度下反應(yīng)2h。滴加35wt%的鹽酸溶液20ml調(diào)節(jié)pH至1,然后緩緩滴加3.3mol化學(xué)純環(huán)氧氯丙烷(98wt%),加完后85。C保溫反應(yīng)4h,即得到含量為32wtQ/。的2, 4, 6-三-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨溶液。溶液為無色透明液體。將溶液蒸發(fā),DMF重結(jié)晶,IR, HNMR證明產(chǎn)物結(jié)構(gòu)如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
生成物不需要分離,提純,可直接應(yīng)用在纖維素纖維改性。實(shí)施例5
配制含有2, 4, 6-三-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氮基丙氨基]-三嗪氯化銨、氫氧化鈉以及滲透劑JFC的水溶液,所述2, 4, 6-三-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-三嗪氯化銨、氫氧化鈉和滲透劑JFC的質(zhì)量百分比濃度分別為5n/。、 1%和0. 1%,將棉織物以固液重量比1: IO浸入上述溶液,放置10min,在40。C浸軋2h,軋余率為80%,用清水洗滌棉織物至pH值為7;將棉織物用染色劑雅格素紅BF-3B (染料強(qiáng)度為100%)以浴比1: 10在6(TC染色lh,雅格素紅的用量為棉織物重量的2%,上染率可達(dá)到98%,傳統(tǒng)加鹽染色上染率只有76%,傳統(tǒng)不加鹽染色上染率只有46%。
實(shí)施例6
配制含有2, 4-二-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-6-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨、氫氧化鈉以及滲透劑JFC的水溶液,所述2, 4-二-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-6-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨、氫氧化鈉和滲透劑JFC的質(zhì)量百分比濃度分別為5%、 1%和0. 1%,將棉織物以固液重量比1: 20浸入上述溶液,放置10min,在4(TC浸軋4h,軋余率為100%,用清水洗滌棉織物至pH值為7;將棉織物用染色劑雅格素紅BF-3B (染料強(qiáng)度為100%)以浴比1: 10在6(TC染色lh,雅格素紅的用量為棉織物重量的2%,上染率可達(dá)到98%,傳統(tǒng)加鹽染色上染率只有76%,傳統(tǒng)不加鹽染色上染率只有46%。
實(shí)施例7
配制含有2-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-4, 6-二-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨、氫氧化鈉以及滲透劑JFC的水溶液,所述2-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基丙氨基]-4, 6-二-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨、氫氧化鈉和滲透劑JFC的質(zhì)量百分比濃度分別為5%、 1%和0. 1%,將棉織物以固液重量比1: 20浸入上述溶液,放置10min,在4(TC浸軋4h,軋余率為100%,用清水洗滌棉織物至pH值為7;將棉織物用染色劑雅格素紅BF-3B (染料強(qiáng)度為100%)以浴比1: 10在60。C染色lh,雅格素紅的用量為棉織物重量的2%,上染率可達(dá)到97%,傳統(tǒng)加鹽染色上染率只有76%,傳統(tǒng)不加鹽染色上染率只有46%。
實(shí)施例8
配制含有2, 4, 6-三-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨、氫氧化鈉以及滲透劑JFC的水溶液,所述2, 4, 6-三-[2-羥基-3-氯丙基-二甲氨基乙氧基]-三嗪氯化銨、氫氧化鈉和滲透劑JFC的質(zhì)量百分比濃度分別為5%、 1%和0. 1%,將棉織物以固液重量比1: 20浸入上述溶液,放置10min,在40。C浸軋4h,軋余率為100%,用清水洗滌棉織物至pH值為7;將棉織物用染色劑雅格素紅BF-3B (染料強(qiáng)度為100%)以浴比1: 10在60'C染色lh,雅格素紅的用量為棉織物重量的2%,上染率可達(dá)到98%,傳統(tǒng)加鹽染色上染率只有76%,傳統(tǒng)不加鹽染色上染率只有46%。
權(quán)利要求
1、一種多活性基全取代三嗪系陽(yáng)離子接枝劑,其特征在于,具有如下通式其中,Y為O或NH,m為2或3。
2、權(quán)利要求l所述的陽(yáng)離子接枝劑的制備方法,其特征在于,具體步驟為-第一步在0-10。C的三聚氯氰水溶液中加入N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二甲氨基乙醇鹽酸鹽,其中,三聚氯氰與N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二甲氨基乙醇鹽酸鹽的摩爾比為l: 1,用堿調(diào)節(jié)pH值為3,反應(yīng)至溶液中pH值保持不變?yōu)橹?;第二步將第一步所得溶液升溫?5-45'C,加入N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N,N-二甲氨基乙醇鹽酸鹽,其中,三聚氯氰與N, N — 二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二甲氨基乙醇鹽酸鹽的摩爾比為1: 1,用堿調(diào)節(jié)pH值為5-6,反應(yīng)1.5h;第三步將第二步所得溶液升溫至70-85。C,加入N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N,N-二甲氨基乙醇鹽酸鹽,其中,三聚氯氰與N, N—二甲基丙二胺鹽酸鹽或N, N-二甲氨基乙醇鹽酸鹽的摩爾比為1: 1,反應(yīng)2h;第四步將第三步所得溶液用酸調(diào)節(jié)pH值到1,加入環(huán)氧氯丙烷,其中,三聚氯氰與環(huán)氧氯丙垸與的摩爾比為1: 3.3,在70-85t:保溫反應(yīng)4h。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一步和第二步中所用的堿分別為碳酸鈉、碳酸氫鈉或磷酸鈉。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述第四步中所用的酸為鹽酸、硫酸或醋酸。
5、權(quán)利要求l所述的陽(yáng)離子接枝劑的使用方法,其特征在于,具體步驟為第一步配制含有權(quán)利要求1所述陽(yáng)離子接枝劑、氫氧化鈉以及滲透劑脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液,所述陽(yáng)離子接枝劑、氫氧化鈉和滲透劑JFC的質(zhì)量百分比濃度分別為5%、1%和0. 1%,將棉織物以固液重量比1: 10-20浸入上述溶液,放置10min,在4(TC浸軋2-4h,軋余率為80-100%,用清水洗滌棉織物至pH值為7;第二步將棉織物用染色劑雅格素紅以浴比l: 10在6(TC染色lh,雅格素紅的用量Y(CH2)mN+C|-(CH3)2CH2CH(OH)CH2CICIH2C(HO)HCH2C(H3C)2-CI+Nm(H2C)YY(CH2)mN+CI—(CH3)2CH2CH(OH)CH2CI為棉織物重量的2%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多活性基全取代三嗪系陽(yáng)離子接枝劑,其特征在于,具有如上通式,其中,Y為O或NH,m為2或3。本發(fā)明還提供了上述陽(yáng)離子接枝劑的制備方法和使用方法。本發(fā)明提高了織物與染料的親和力,無須使用各類鹽類促染,就能得到比用鹽染色提高20%以上的深度,大大提高了染料的利用率,而且染色后液體不用處理,可直接回用,真正實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)的目的;改性簡(jiǎn)單易行,改性劑用量少,處理時(shí)間短,處理效果好,染色均勻;所得溶液不需要分離,提純,可直接應(yīng)用于纖維素纖維改性。
文檔編號(hào)C07D251/00GK101509191SQ200910047380
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者侯愛芹, 俞建勇, 王曉俊, 謝孔良 申請(qǐng)人:東華大學(xué)