專利名稱:含活性染料的含水液體組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種具有高儲藏穩(wěn)定性的含活性染料的含水液體組合物。
使用活性染料的工業(yè)染色和印刷通常是在水介質(zhì)中進行的,因此可商購的粉末或顆粒形式的染料必須溶于熱水中才能用于水介質(zhì)染色和印刷。
近來,由于染廠已經(jīng)在許多方面被積極地自動化,所以越來越需要開發(fā)適合于自動稱量系統(tǒng)的形式的染料。
目前含水液體染料組合物之所以這么引人注意,是因為在處理它時不會產(chǎn)生粉塵,因而不存在對操作環(huán)境的污染問題,它不需要溶解步驟,所以有利于節(jié)省勞力和能源,而且它適合于自動稱量系統(tǒng)。因此,人們熱切希望開發(fā)一種從工業(yè)的角度考慮沒有問題的含水液體染料組合物。
當(dāng)活性染料的水溶性高時,含活性染料的含水液體組合物相對較容易制造。但是,有許多活性染料的水溶性并未高到足以輕易地形成含水液體組合物。因此,為提高活性染料的水溶性,迄今為止已經(jīng)提出了包括添加各種水溶增溶劑或除去含在染料中的無機鹽等等在內(nèi)的許多嘗試。用這種方式制備的含活性染料含水液體組合物在室溫下相當(dāng)穩(wěn)定。但從工業(yè)角度考慮,它在制造、保管、包括船運在內(nèi)的運輸以及儲藏等等過程中經(jīng)常被留在相對較低如0℃或0℃以下,或相對較高如40℃或40℃以上的溫度下。因此,從工業(yè)角度考慮,在相對較低或較高溫度下的儲藏穩(wěn)定性是一個很重要的問題。
特別地,在相對較高的溫度下,已知活性染料常會遭受化學(xué)變化,即水解。因此,在相對較高溫度下長時間地儲藏會發(fā)生問題以致于當(dāng)以任何已知方式進行染色或印刷時都引起問題,只會給與染色或印刷的產(chǎn)品以不同于預(yù)期的顏色。
另一方面,含活性染料的含水液體組合物在相對較低溫度下儲藏也會發(fā)生問題,以致于由于活性染料水溶性的降低或其中含有的無機鹽的鹽析效應(yīng),活性染料會沉淀或者含水液體組合物會變成漿狀組合物,而且所述含沉淀的或漿狀的組合物一旦形成就很難變回原來的澄清液體組合物,因此將需要額外的時間來準備染浴,且?guī)缀醪荒塬@得染色的重現(xiàn)性。
為提供具有高儲藏穩(wěn)定性的含活性染料的含水液體組合物,人們已經(jīng)做出了許多嘗試,但從工業(yè)角度考慮都不能令人滿意。
活性染料的液體組合物尤其是會通過其活性基團的水解(自發(fā)分解)喪失其對纖維素纖維的活性,因此經(jīng)常遇到由染料被纖維吸盡(exaustion)的降低所引起的麻煩。所以,在制備活性染料的液體組合物時,可以添加緩沖劑來保持某一pH值和/或添加螯合劑來免除堿土金屬離子如鈣離子和鎂離子的影響。
作為所述緩沖劑和螯合劑,經(jīng)常使用磷酸鹽如磷酸鈉和磷酸鉀。
當(dāng)磷酸鹽被用于制備活性染料的液體組合物時,它們并不能全然防止活性染料的活性基團分解,在由此獲得的液體組合物被長時間儲藏之后,磷酸鹽易于結(jié)晶出來。而且,磷酸鹽的使用本身從環(huán)境污染的角度考慮也是不利的。
用以提高溶解性的常用添加劑如N-甲基吡咯烷酮、ε-己內(nèi)酰胺可能會促進活性基團的分解。
為提供具有高儲藏穩(wěn)定性的含活性染料的含水液體組合物,人們已經(jīng)做出了許多嘗試,但從工業(yè)角度考慮都不能令人滿意。
本申請的一個目的在于提供具有延長的物理穩(wěn)定性和延長的化學(xué)穩(wěn)定性的活性染料液劑。
已經(jīng)意外發(fā)現(xiàn),含有活性染料和數(shù)均聚合度不超過1000的堿金屬聚丙烯酸鹽或甲基丙烯酸鹽以及2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇的液體制劑不會引起活性染料活性基團的分解,并表現(xiàn)出極高的抗老化儲藏穩(wěn)定性。
作為用于本發(fā)明的活性染料,可以是含有1到4個能與ColourIndex中提到的紡織纖維反應(yīng)的活性鹵原子的水溶性活性染料。為獲得本發(fā)明的液體組合物,合乎需要的活性染料是那些具有1或2個攜帶了1或2個氯原子或分別攜帶了1或2個氯原子作為活性基團的三嗪基的活性染料。但是,本發(fā)明并不僅限于此,可以是符合上述條件的任何活性染料。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選染料是帶有至少一個活性基團且為符合結(jié)構(gòu)式(I)的化合物
發(fā)色團 其中,發(fā)色團是結(jié)構(gòu)式如下的單偶氮染料的自由基 其中K1是苯、萘或苯并醌系列自由基,或者是雜環(huán)自由基,(R3)n和(R4)m是n=1~3和m=1~6的相同或不同取代基,選自C1-C4的烷基、C1-C4的烷氧基、C2-C4的烷酰氨基、脲基、鹵素、羧基和磺基,或者發(fā)色團是多偶氮、金屬配合物偶氮、蒽醌、甲臘、酞菁或二嗪染料的自由基;Y是氯或氟;X是-NR1R2,其中,R1是H;C1-6的烷基;被取代的C1-6的烷基或被選自O(shè)、N和S的一個或多個原子插入的C1-6的烷基;R2是H;C1-6的烷基;被取代的C1-6的烷基;被選自O(shè)、N和S的一或多個原子插入的C1-6的烷基,或者是被一或多個羧基、磺基、C1-4的烷基和/或C1-4的烷氧基取代的苯基;或R1和R2與N原子一起構(gòu)成5、6或7元的雜環(huán),它任選地可以含有一個以上選自N、O和S的雜原子,并且它又可以進一步被C1-2烷基-OH基團取代;這些化合物的鹽或混合物。
所述烷基可以是直鏈或支鏈的。
烷基的優(yōu)選取代基為-OH、-COOH、-CN、鹵素、-COOC1-2烷基、-SO3H、-CONH2、-NH2、C1-2烷氧基和/或NO2。
優(yōu)選地,根據(jù)結(jié)構(gòu)式(I)的化合物,其中Y是氯;X是-NR1R2,其中,R1是H;未取代的C1-2的烷基;被-COOH、-CONH2、-SO3H或-OH單取代或雙取代的C1-4的烷基;R2是H;未取代的C1-2的烷基;被-COOH、-CONH2、-SO3H或-OH單取代或雙取代的C1-4的烷基,或者是被一或多個羧基、磺基、C1-4的烷基和/或C1-4的烷氧基取代的苯基;R1和R2與N原子一起構(gòu)成6元的雜環(huán),它任選地可以含有一個以上選自N、O和S的雜原子,并且它又可以進一步被C1-2烷基-OH基團取代;一個其中R1和R2與N原子一起在取代基-NR1R2中構(gòu)成6元的雜環(huán)(其任選地含有一個以上雜原子)的環(huán)是例如嗎啉代。
優(yōu)選的染料具有一個三嗪基,其中所述三嗪基帶有一個作為活性基團的氯原子。
更優(yōu)選的染料是根據(jù)結(jié)構(gòu)式(I)、(II)、(III)或(IV)所示的染料,
此外,根據(jù)本發(fā)明所使用的堿金屬聚丙烯酸鹽或聚甲基丙烯酸鹽的數(shù)均聚合度不超過1000、優(yōu)選地100、更優(yōu)選地為15~50。該丙烯酸和/或甲基丙烯酸可以與例如馬來酸和琥珀酸之類的可共聚單體以不消除根據(jù)本發(fā)明的效果那樣小的量共聚合。優(yōu)選地,除丙烯酸和/或甲基丙烯酸之外的可共聚單體的百分比小于單體總量的50%,更優(yōu)選地小于20%、并最優(yōu)選地小于5%。作為堿金屬聚丙烯酸鹽或聚甲基丙烯酸鹽中的堿金屬,可以為鈉、鉀或鋰,并一般采用其鈉鹽。優(yōu)選的聚丙烯酸鹽和/或聚甲基丙烯酸鹽是被優(yōu)選地使用堿金屬類氫氧化物、更優(yōu)選地使用氫氧化鈉完全中和的那些。
也可以使用堿金屬聚丙烯酸鹽和堿金屬聚甲基丙烯酸鹽的混合物,還可以使用兩種或多種活性染料的混合物。
根據(jù)本發(fā)明向染料溶液中添加了2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇以提高溶解性。上述聚丙烯酸鹽與2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇的結(jié)合向染料組合物提供了提高的化學(xué)和物理穩(wěn)定性。
優(yōu)選地,液體組合物中含有0.1-5.0wt%、優(yōu)選地0.5-3.0wt%的所述堿金屬聚丙烯酸鹽和/或聚甲基丙烯酸鹽,5-60wt%、優(yōu)選地10-40wt%的活性染料,和35-90wt%的水。
進一步優(yōu)選地,所述組合物中含有0.1-5.0wt%、優(yōu)選地0.5-3.0wt%的2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇。
本發(fā)明的液體組合物可以通過向含有活性染料的反應(yīng)混合物中或向通過鹽析后接著繼續(xù)進行過濾獲得的濾餅中添加堿金屬聚丙烯酸鹽或聚甲基丙烯酸鹽、2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇和水,如果需要,以及其它添加劑來制備。
為提高液體組合物的抗老化穩(wěn)定性,含有活性染料的反應(yīng)溶液或通過鹽析獲得的活性染料濾餅可以在通過使它們穿過分離膜如醋酸纖維膜或聚苯并咪唑酮膜(PBIL)而將其脫鹽和濃縮之后再使用。
根據(jù)本發(fā)明的纖維-活性染料制劑對于染色、印染或噴墨印刷含羥基或含氮有機基材非常有用。優(yōu)選的基材是皮革和含有天然或合成聚酰胺的纖維狀材料,以及特別是天然或再生纖維素如棉、粘膠人造絲和人造棉紗或紙制品。優(yōu)選的基材是含棉的紡織材料。進一步優(yōu)選的基材是紙或紙制品或卡紙板。
可以按照纖維-活性染料領(lǐng)域常用的已知方法進行染色或印刷。
在一個優(yōu)選的染色工藝中,在40-100℃、優(yōu)選地50-80℃的溫度范圍內(nèi)采用了浸染法。在一個優(yōu)選的印染方法中,采用了浸軋(padding)法,例如浸軋-汽蒸(pad-steam)、Pad-thermofix、浸軋-烘干(pad-dry)、浸軋-堆染(pad-batch)、浸軋-溢流(pad-iig)和浸軋-卷蒸(pad-roll)?;蛘?,也可以采用噴墨印刷的方法進行印刷。
此外,根據(jù)本發(fā)明的纖維-活性染料制劑還可以用作或轉(zhuǎn)化成噴墨印刷墨水。
根據(jù)需要,本發(fā)明的纖維-活性染料制劑可以例如通過稀釋調(diào)整到期望強度。
本發(fā)明的墨水組合物和印染漿可以進一步包括作為添加劑的常用于噴墨墨水或印染漿的額外組分,例如緩沖劑、粘度改進劑、表面張力改進劑、固色促進劑、殺生物劑、防腐蝕劑、勻染劑、干燥劑、濕潤劑、油墨滲透添加劑、光穩(wěn)定劑、UV吸收劑、光學(xué)增白劑、降凝劑、離子或非離子型表面活性劑和傳導(dǎo)鹽。
實施例實施例1將930g主要由結(jié)構(gòu)式(I)
的活性染料組成的濾餅溶入4800ml軟化水中,在25-50℃和10-35bar的加壓下對此溶液進行透濾。在添加聚乙氧基化三乙醇胺鹽酸鹽后,于上述條件下對溶液進行再次透濾并濃縮。獲得2100ml濃縮溶液。此溶液作為溶液A,可以用添加劑和水將其稀釋以獲得期望強度。
向350ml如上獲得的染液(溶液A)中添加2.29g SOKOLAN 20(BASF的商標,SOKOLAN 20是一種用氫氧化鈉完全中和且平均摩爾重量為2500的聚丙烯酸鹽)(相當(dāng)于5.1g SOKOLAN 20溶液;0.5wt%)、2.29g2-(2-二乙基氨基乙氧基)-乙醇(0.5wt%)和0.69g PROXELGXL(0.15wt%;PROXEL GXLTM;Proxel是Zeneca AG Products,Inc.的注冊商標,包含1,2-苯異噻唑啉-3-酮(CAS-號2634-33-5)。攪拌溶液。通過添加4.5g 10%的HCl溶液將pH值調(diào)整至7.5-7.7。此溶液可以通過添加水達到期望強度。
實施例1的這種溶液(417ml(458g);包含17%的染料)在0-5℃和50℃(約200ml的溶液儲藏在0-5℃,另200ml儲藏在50℃)儲藏12周之后未顯示任何沉淀,并且仍具有相同的印刷性能(印片損失少于10%)。
對比實施例1向350ml上述溶液A中添加2.29g SOKOLAN 20(BASF的商標)(相當(dāng)于5.1g SOKOLAN 20溶液;0.5wt%)和0.69g PROXEL GXL(0.15wt%),并加入軟化水以獲得期望強度。
樣品在0-5℃儲藏1周后顯示沉淀。
對比實施例2向350ml上述溶液(溶液A)中添加2.29g SOKOLAN 20(BASF的商標)(相當(dāng)于5.1g SOKOLAN 20溶液;0.5wt%)、2.29g N-甲基吡咯烷酮(0.5wt%)和0.69g PROXEL GXL(0.15wt%)。不需調(diào)整pH值。通過添加軟化水將所獲得的溶液調(diào)整到標準溶液。
樣品在0-5℃儲藏3周后清楚地顯示出沉淀。
對比實施例3向350ml上述溶液(溶液A)中添加2.29g SOKOLAN 20(BASF的商標)(相當(dāng)于5.1g SOKOLAN 20溶液;0.5wt%)、4.58g N-甲基吡咯烷酮(1.0wt%)和0.69g PROXEL GXL(0.15wt%)。不需調(diào)整pH值。通過添加軟化水將所獲得的溶液調(diào)整到標準溶液。
樣品在0-5℃儲藏3周后清楚地顯示出沉淀。
對比實施例4向350ml上述溶液(溶液A)中添加2.29g SOKOLAN 20(BASF的商標)(相當(dāng)于5.1g SOKOLAN 20溶液;0.5wt%)、2.29g己內(nèi)酰胺(Caprolactame)(0.5wt%)和0.69g PROXEL GXL(0.15wt%)。不需調(diào)整pH值。通過添加軟化水將所獲得的溶液調(diào)整到標準溶液。
樣品在0-5℃儲藏3周后清楚地顯示出沉淀。
對比實施例5向350ml上述溶液(溶液A)中添加2.29g SOKOLAN 20(BASF的商標)(相當(dāng)于5.1g SOKOLAN 20溶液;0.5wt%)、4.58g己內(nèi)酰胺(Caprolactame)(1.0wt%)和0.69g PROXEL GXL(0.15wt%)。不需調(diào)整pH值。通過添加軟化水將所獲得的溶液調(diào)整到標準溶液。
樣品在0-5℃儲藏3周后清楚地顯示出沉淀。
實施例2將520g主要由結(jié)構(gòu)式(II)
的活性染料組成的濾餅溶入4000ml軟化水中,在25-50℃和10-35bar的加壓下對此溶液進行透濾并在透濾后進行濃縮。獲得1060ml濃縮溶液。此溶液作為溶液B,可以用添加劑和水將其稀釋以獲得期望強度。
向265ml如上獲得的染液(溶液B)中添加11.46g SOKOLAN 25CLGR(BASF的商標,SOKOLAN 25 CL G R是一種用氫氧化鈉完全中和且平均摩爾重量為4000的聚丙烯酸鹽)(3.0wt%)、11.46g 2-(2-二乙基氨基乙氧基)-乙醇(3.0wt%)和0.69g PROXEL GXL(0.15wt%;PROXELGXLTM;Proxel是Zeneca AG Products,Inc.的注冊商標,包含1,2-苯異噻唑啉-3-酮(CAS-號2634-33-5)。攪拌溶液。通過添加2.25g 10%的HCl溶液將pH值調(diào)整至7.4-7.6。此溶液可以通過添加水達到期望強度。
實施例2的這種溶液(345ml(382g);包含15%的染料)在0-5℃和50℃(約170ml的溶液儲藏在0-5℃,另170ml儲藏在50℃)儲藏12周之后未顯示任何沉淀,并且仍具有相同的印刷性能(印片損失少于10%)。
對比實施例6向265ml如上獲得的染液(溶液B)中添加11.46g SOKOLAN 25CLGR(BASF的商標)(3.0wt%)和0.57g PROXEL GXL(0.15wt%)。攪拌溶液。不需調(diào)整pH值。此溶液可以通過添加水調(diào)整到期望強度。
樣品在0-5℃儲藏2周后清楚地顯示出沉淀。
對比實施例7向265ml如上獲得的染液(溶液B)中添加11.46g SOKOLAN 25CLGR(BASF的商標)(3.0wt%)、11.46g N-甲基吡咯烷酮(3wt%)和0.57gPROXEL GXL(0.15wt%)。攪拌溶液。不需調(diào)整pH值。此溶液可以通過添加水調(diào)整到期望強度。
樣品在0-5℃儲藏2周后清楚地顯示出沉淀。
對比實施例8向265ml如上獲得的染液(溶液B)中添加11.46g SOKOLAN 25CLGR(BASF的商標)(3.0wt%)、11.46g己內(nèi)酰胺(Caprolactame)(3wt%)和0.57g PROXEL GXL(0.15wt%)。攪拌溶液。不需調(diào)整pH值。此溶液可以通過添加水調(diào)整到期望強度。
樣品在0-5℃儲藏2周后清楚地顯示出沉淀。
實施例3將860g主要由結(jié)構(gòu)式(III) 的活性染料組成的濾餅溶入3200ml軟化水中,在25-50℃和10-35bar的加壓下對此溶液進行透濾并在透濾后進行濃縮。獲得1560ml濃縮溶液。此溶液作為溶液C,可以用助劑和水將其稀釋以獲得期望強度。
向390ml如上獲得的染液(溶液C)中添加5.21g SOKOLAN 20(BASF的商標,SOKOLAN 20是一種用氫氧化鈉完全中和且平均摩爾重量為2500的聚丙烯酸鹽)(相當(dāng)于11.58g SOKOLAN 20溶液;1.0wt%)、5.21g2-(2-二乙基氨基乙氧基)-乙醇(1.0wt%)和0.78g PROXELGXL(0.15wt%;PROXEL GXLTM;Proxel是ZenecaAG Products,Inc.的注冊商標,包含1,2-并苯異噻唑啉-3-酮(CAS-號2634-33-5)。攪拌溶液。通過添加1.0g 10%的HCl溶液將pH值調(diào)整至7.4-7.6。此溶液可以通過添加水達到期望強度。
實施例3的這種溶液(480ml(521g);包含15.6%的染料)在0-5℃和50℃(約230ml的溶液儲藏在0-5℃,另230ml儲藏在50℃)儲藏12周之后未顯示任何沉淀,并且仍具有相同的印刷性能(印片損失少于10%)。
對比實施例9向390ml如上獲得的染液(溶液C)中添加5.21g SOKOLAN 20(BASF的商標)(相當(dāng)于11.58g SOKOLAN 20溶液;1.0wt%)和0.78g PROXELGXL(0.15wt%)。攪拌溶液。不需調(diào)整pH值。此溶液可以通過添加水調(diào)整到期望強度。
樣品在0-5℃儲藏2周后清楚地顯示出沉淀。
對比實施例10向390ml如上獲得的染液(溶液C)中添加5.21g SOKOLAN 20(BASF的商標)(相當(dāng)于11.58g SOKOLAN 20溶液;1.0wt%)、5.21g N-甲基吡咯烷酮(1.0wt%)和0.78g PROXEL GXL(0.15wt%)。攪拌溶液。不需調(diào)整pH值。通過添加水將所獲得的溶液調(diào)整到標準溶液。
樣品在0-5℃儲藏4周后清楚地顯示出沉淀。
對比實施例11向390ml如上獲得的染液(溶液C)中添加5.21g SOKOLAN 20(BASF的商標)(相當(dāng)于11.58g SOKOLAN 20溶液;1.0wt%)、5.21g己內(nèi)酰胺(Caprolactame)(1.0wt%)和0.78g PROXEL GXL(0.15wt%)。攪拌溶液。不需調(diào)整pH值。通過添加水將所獲得的溶液調(diào)整到標準溶液。
樣品在0-5℃儲藏4周后清楚地顯示出沉淀。
權(quán)利要求
1.含有至少一種活性染料和數(shù)均聚合度不超過1000的堿金屬聚丙烯酸鹽或甲基丙烯酸鹽以及2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇的液體制劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液體制劑,特征在于組合物中含有5-60wt%的至少一種活性染料、0.1-5.0wt%的堿金屬聚丙烯酸鹽和/或聚甲基丙烯酸鹽和0.1-5.0wt%的2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的液體制劑,特征在于所述至少一種活性染料是具有1或2個攜帶了1或2個氯原子或分別攜帶了1或2個氟原子作為活性基團的三嗪基的活性染料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的液體制劑,特征在于所述至少一種活性染料是結(jié)構(gòu)式(I)的化合物 其中,發(fā)色團是結(jié)構(gòu)式如下的單偶氮染料的自由基, 其中K1是苯、萘或苯并醌系列自由基,或者是雜環(huán)自由基,(R3)n和(R4)m是n=1~3和m=1~6的相同或不同取代基,選自C1-C4的烷基、C1-C4的烷氧基、C2-C4的烷酰胺基、脲基、鹵素、羧基和磺基,或者發(fā)色團是多偶氮、金屬配合物偶氮、蒽醌、甲 酞菁或二嗪染料的自由基;Y是氯或氟;X是-NR1R2,其中,R1是H;C1-6的烷基;被取代的C1-6的烷基或被選自O(shè)、N和S的一個或多個原子插入的C1-6的烷基;R2是H;C1-6的烷基;被取代的C1-6的烷基;被選自O(shè)、N和S的一或多個原子插入的C1-6的烷基,或者是被一或多個羧基、磺基、C1-4的烷基和/或C1-4的烷氧基取代的苯基;或R1和R2與N原子一起構(gòu)成5、6或7元的雜環(huán),它任選地可以含有一個以上選自N、O和S的雜原子,它又可以進一步被C1-2烷基-OH基團取代;或其鹽。
5.制備含有至少一種活性染料的穩(wěn)定液體制劑的方法,包括向含有活性染料的反應(yīng)混合物中或向通過鹽析后接著進行過濾獲得的濾餅中添加堿金屬聚丙烯酸鹽或聚甲基丙烯酸鹽、2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇和水,如果需要,以及其它添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體制劑在含羥基或含氮有機基材的印刷、染色或噴墨印刷中的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的液體制劑的應(yīng)用,其中用于含棉的紡織材料、紙、紙制品或卡紙板的印刷、染色或噴墨印刷。
8.印刷、染色或噴墨印刷含羥基或含氮有機基材的方法,特征在于使用了權(quán)利要求1所述的液體制劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法所印刷、染色或噴墨印刷的基材。
全文摘要
含有活性染料和數(shù)均聚合度不超過1000的堿金屬聚丙烯酸鹽或甲基丙烯酸鹽以及2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇的含水液體組合物,其具有高貯存穩(wěn)定性。
文檔編號C09D11/00GK1910242SQ200580002491
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月23日
發(fā)明者L·哈澤曼 申請人:克萊里安特財務(wù)(Bvi)有限公司