專利名稱：一種提高油性染料在液態(tài)烷烴中溶解度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聞級液態(tài)燒經(jīng)染色的方法，尤其是能提聞油性染料在聞級液態(tài)燒烴中溶解度的方法。
背景技術(shù)：
目前，一般的油性染料(如oilblue、蘇丹黑、蘇丹藍(lán)II、蘇丹II等)在高級液態(tài)烷烴(如十二烷、十四烷、十六烷等)中的溶解度都不高。高級液態(tài)烷烴是指烷烴的碳鏈比較長，一般在10以上，分子量比較大，因此常溫下呈液態(tài)。這是由于多數(shù)油性染料都是有機(jī)大分子，其分子量在百數(shù)量級上，分子中常常含有苯環(huán)、雜環(huán)、和一些強(qiáng)極性基團(tuán)。其一、苯環(huán)和雜環(huán)基團(tuán)由于其電子空間結(jié)構(gòu)和長直碳鏈的烷烴的電子空間結(jié)構(gòu)完全不同，根據(jù)相似相溶原理，這類基團(tuán)使得油性染料分子不易溶于烷烴。其二、強(qiáng)極性基團(tuán)有氨基-NH2、羥基-0H、羧基-C00H、磺酸基-SO3H等，這些基團(tuán)由于含有強(qiáng)電負(fù)性的原子如氧O、氮N、硫S、 磷P等，他們強(qiáng)烈吸引基團(tuán)中的電子，使得基團(tuán)電子云偏向這些原子，這些原子周圍電子云密度很大，而基團(tuán)其他地方電子云密度很小。這樣就造成了基團(tuán)的正負(fù)極性中心不重合，電負(fù)性強(qiáng)的原子附近帶負(fù)電，而遠(yuǎn)離這些原子的區(qū)域帶正電。這樣就形成了一個偶極矩，使得這些基團(tuán)成為極性基團(tuán)。但是，烷烴含有的碳鏈?zhǔn)欠菢O性的，沒有強(qiáng)烈的偶極矩產(chǎn)生。在無極性的溶劑中，有極性的染料分子由于靜電力的作用而互相吸引，聚集成分子團(tuán)，不易在溶劑中分散，這也使得油性染料不易在烷烴中溶解。染色烷烴應(yīng)用的大多數(shù)領(lǐng)域要求染色烷烴具有較深的顏色，如生物組織或細(xì)胞的染色與標(biāo)記中，被染色烷烴標(biāo)記的部分顏色越深觀測時對比度越高，辨識越容易；在一些顯示器件中，像素的顏色是由染色烷烴形成的，因此染色烷烴的顏色越深像素顏色就越深，顯示圖樣的對比度就越強(qiáng)烈，效果越好；在印刷或紡織品染色的領(lǐng)域中印刷油墨或染劑染媒可以使用染色烷烴，烷烴顏色越深印染效果越好。但使用通常的方法，即將油性染料直接溶解在高級液態(tài)烷烴中，溶質(zhì)飽和時溶液的顏色比較淺，不能滿足其應(yīng)用領(lǐng)域的要求。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題為了克服現(xiàn)有的油性染料在高級液態(tài)烷烴中溶解度低的不足，本發(fā) 明提供一種提高油性染料在液態(tài)烷烴中溶解度的方法，使染色烷烴顏色更深。技術(shù)方案本發(fā)明的提高油性染料在液態(tài)烷烴中溶解度的方法具體為
先將固態(tài)油性染料充分研磨，用有機(jī)溶劑分散，再與所需的的高級液態(tài)烷烴溶劑混合，
加入助溶劑，其分子具有長碳鏈和極性基團(tuán)；敞口攪拌，使有機(jī)溶劑揮發(fā)，分散的油性染料分子在助溶劑的作用下在烷烴中充分溶解。所述的有機(jī)溶劑為易揮發(fā)醇類或酮類有機(jī)溶劑。如無水乙醇、甲醇、丙酮等。所述的助溶劑為含有長碳鏈與極性基團(tuán)的表面活性劑。所述助溶劑的長碳鏈長度與溶劑烷烴碳鏈長度接近，可以是飽和直鏈，也可以帶有不飽和鍵和支鏈。
所述的極性基團(tuán)帶有易形成氫鍵的電子受體H原子或電子供體F、0、N、S原子。如羧基、羥基、氨基、磺酸基、苯磺酸基等；滿足上述要求的物質(zhì)有油酸、正癸醇、月桂醇等。助溶劑分子的極性基團(tuán)可以與油性染料的極性部分由偶極力或氫鍵而吸引，助溶劑將染料分子包裹起來，極性部分包在內(nèi)部，外表面是長碳鏈。根據(jù)相似相溶原理，外表面的長碳鏈將與溶劑烷烴很好地相溶。最后，敞口攪拌，使有機(jī)溶劑揮發(fā)，分散的油性染料分子在助溶劑的作用下與烷烴充分溶解。有益效果本發(fā)明的是，通過物理分散與化學(xué)吸附兩個方面的改善，使得油性染料分子與溶劑分子之間的作用面積顯著增大，并且，油性分子的極性基團(tuán)被助溶劑分子包裹，使得露在分子團(tuán)表面的是長碳鏈部分，與溶劑相似相溶，以此提升了油性染料在高級液態(tài)烷烴中的溶解度。此方法簡便易行，所用的試劑常見，染色效果提升明顯，染色烷烴顏色、持久，染料不易結(jié)團(tuán)、沉淀、褪色。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是本發(fā)明液態(tài)烷烴染色的工藝流程。圖2是溶液中助溶劑分子包圍油性染料分子形成的分子團(tuán)的示意圖。圖中有1.助溶劑分子，2.助溶劑分子中的極性基團(tuán)，3.助溶劑分子中的長碳鏈，
4.助溶劑分子和油性染料分子之間的相互吸引力，5.油性染料分子，6.油性染料分子中的
極性基團(tuán)。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，制備染色液態(tài)烷烴可按下列步驟進(jìn)行
(I)取一定量的油性染料，放入球磨機(jī)中研磨成細(xì)小粉末。通過物理途徑研磨粉碎油性染料分子大顆粒，使得顆粒體積變小。這樣，相同質(zhì)量的顆粒表面積迅速增加，表面積與體積比急劇增長。由于溶解作用發(fā)生在溶質(zhì)與溶劑接觸的表面，表面積變大，溶劑與溶質(zhì)發(fā)生作用的面積變大，作用更強(qiáng)烈，溶解效果更好。(2)將研磨好的染料放入燒杯中，加入少量有機(jī)溶劑攪拌；染料與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為1:10至1:50，這與使用染料種類和有機(jī)溶劑種類有關(guān)。染料越容易在有機(jī)溶劑中溶解，所需的有機(jī)溶劑量就可以越少，只要保證預(yù)定量的油性染料充分溶解在有機(jī)溶劑中即可。在充分溶解的前提下，使用有機(jī)溶劑越少越好。有機(jī)溶劑用量越少，越有利于其在烷烴中的揮發(fā)。用有機(jī)溶劑先分散油性染料。由于油性染料可以充分溶解于有機(jī)溶劑，所以這樣可以將染料分子分散成分子或分子團(tuán)尺寸，進(jìn)一步增加油性染料顆粒表面積與體積比。經(jīng)過有機(jī)溶劑的分散，染料顆粒處于分子團(tuán)尺寸，幾乎已經(jīng)達(dá)到了最大的表面積與體積比。此狀態(tài)的染料與溶劑接觸，幾乎可以作用到每一個分子，包庇在分子團(tuán)內(nèi)部的分子數(shù)量很小。有助于提升其在烷烴中的溶解度。所述有機(jī)溶劑選用易揮發(fā)的醇類或酮類溶劑，如無水乙醇、甲醇、丙酮。這類物質(zhì)分子小，呈液態(tài)。一方面可以充分溶解油性染料，另一方面也可以與高級液態(tài)烷烴充分混溶，它充當(dāng)了媒質(zhì)的角色。同時，還要求它易于揮發(fā)，這樣它把充分溶解的油性染料帶入高級液態(tài)烷烴中后，可以很容易的脫離溶液體系，不會造成大量的污染。(3)抽濾，將雜質(zhì)濾除。(4)在燒杯中加入預(yù)期比例的液態(tài)烷烴和少量助溶劑；染料與助溶劑的重量比與兩者的分子量及兩者形成氫鍵的個數(shù)或偶極力的空間飽和性(在圖2中的(4))有關(guān)，一般為為1:1至1:5。具體計算方法如下
設(shè)油性染料分子的分子量為M，助溶劑分子的分子量為N，一個油性分子中有a個部分可以與助溶劑的極性基團(tuán)形成氫鍵或偶極作用。那么，染料與助溶劑的重量比為M :aN。例如一種助溶劑油酸的分子量為249. 5，一種油性染料OilBlue的分子量為316. 5，油酸分子中有一個羧基，可以形成一個氫鍵，OilBlue分子中有兩個-NH-可以形成兩個氫鍵，那么一個OilBlue分子可以與兩個油酸分子形成氫鍵，OilBlue與油酸的質(zhì)量比為316. 5:2*249. 5=1:1.58。通過添加助溶劑，改善油性分子中的苯環(huán)、雜環(huán)和極性基團(tuán)的與溶劑接觸表面的極性狀況，減小油性染料分子與分子之間的相互吸引作用，增強(qiáng)油性染料分子與溶劑烷烴分子之間的相互作用，進(jìn)一步提升溶解度。助溶劑為含有長碳鏈與極性基團(tuán)的表面活性劑。助溶劑分子的極性基團(tuán)可以與油性染料的極性部分由于偶極力或氫鍵而吸引，助溶劑將油性染料包裹起來，極性部分包在內(nèi)部，外表面是長碳鏈。根據(jù)相似相溶原理，外表面的長碳鏈將與溶劑烷烴很好地相溶。這類助溶劑分子起到媒質(zhì)的作用，長碳鏈可以與高級液態(tài)烷烴相似相溶，極性基團(tuán)可以與油性染料分子的極性部分形成氫鍵或偶極作用而吸附在油性染料分子或分子團(tuán)表面，這樣助溶劑分子將油性染料分子的極性部分包裹，露在表面與烷烴溶劑接觸的部分都是長碳鏈，從而就可以將染料分子充分分散于溶劑中，而不會使得染料分子之間由于靜電力而相互吸引結(jié)成顆粒析出。碳鏈的長度最好能與溶劑烷烴碳鏈長度接近，其中也可帶有不飽和鍵和支鏈；極性基團(tuán)最好能帶有易形成氫鍵的電子受體H原子或電子供體F、0、N、S原子，如羧基-C00H、羥基-0H、氨基-NH2、磺酸基-S03H、苯磺酸基-C6H5SO3H等；滿足上述要求的物質(zhì)有油酸CH3 (CH2) 7CHCH (CH2) 7C00H、正癸醇 CH3 (CH2) 90H、月桂醇 CH3 (CH2) n0H 等。(5)敞口攪拌，直到有機(jī)溶劑揮發(fā)完為止，這樣我們就得到了顏色很深的染色烷烴。在圖2中，助溶劑分子通過偶極力或氫鍵與油性染料分子的極性部分作用，將其包裹。這樣形成的分子團(tuán)裸露在表面的部分都是無極性的長碳鏈，可以很好的與溶劑分子相似相溶。
權(quán)利要求
1.一種提高油性染料在液態(tài)烷烴中溶解度的方法，其特征是先將固態(tài)油性染料充分研磨，用有機(jī)溶劑分散，再與所需的高級液態(tài)烷烴溶劑混合，加入助溶劑，其分子具有長碳鏈和極性基團(tuán)；敞口攪拌，使有機(jī)溶劑揮發(fā)，分散的油性染料分子在助溶劑的作用下在烷烴中充分溶解。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高油性染料在液態(tài)烷烴中溶解度的方法，其特征是所述的有機(jī)溶劑為易揮發(fā)醇類或酮類有機(jī)溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高油性染料在液態(tài)烷烴中溶解度的方法，其特征是所述的助溶劑為含有長碳鏈與極性基團(tuán)的表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高油性染料在液態(tài)烷烴中溶解度的方法，其特征是所述助溶劑的長碳鏈長度與溶劑烷烴碳鏈長度接近，是飽和直鏈，或帶有不飽和鍵和支鏈。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高油性染料在液態(tài)烷烴中溶解度的方法，其特征是所述的極性基團(tuán)帶有易形成氫鍵的電子受體H原子或電子供體F、O、N、S原子。
全文摘要
本發(fā)明是一種提高油性染料在液態(tài)烷烴中溶解度的方法，先將固態(tài)油性染料充分研磨，并用有機(jī)溶劑分散，再與一定量的高級液態(tài)烷烴混合，加入助溶劑敞口攪拌，使有機(jī)溶劑揮發(fā)，分散的油性染料分子在助溶劑的作用下與烷烴充分溶解。助溶劑為含有長碳鏈與極性基團(tuán)的表面活性劑。碳鏈的長度最好能與溶劑烷烴碳鏈長度接近，其中也可帶有不飽和鍵和支鏈；極性基團(tuán)最好能帶有易形成氫鍵的電子受體H原子或電子供體F、O、N、S原子；助溶劑分子的極性基團(tuán)可以與油性染料的極性部分由偶極力或氫鍵而吸引，助溶劑將染料分子包裹起來，極性部分包在內(nèi)部，外表面是長碳鏈。根據(jù)相似相溶原理，外表面的長碳鏈將與溶劑烷烴很好地相溶。
文檔編號C09B67/10GK102660142SQ20121015124
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者任潔, 夏軍, 文宸宇, 顧濤 申請人:東南大學(xué)