[发明专利]聚乳酸纤维染色用偶氮结构羧酰胺型染料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于聚乳酸纤维染色用偶氮结构羧酰胺型染料及其制备方法。

背景技术

聚酯纤维主要包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯 二甲酸丁二醇酯(PBT)和新兴的聚乳酸(PLA)纤维，这类纤维通常具有高结晶度，分子主链中 无强亲水性基团，因此呈现疏水性。聚酯纤维纺丝拉伸和预热稳定后，表面有一层定向排 列、不易穿透的分子层，且分子结构中缺少与染料发生结合的活性基团，因此染色较困难。聚 酯纤维分子排列整齐，当温度较低时，大分子链段运动不活跃，空隙较小；此外，适宜于聚酯 纤维染色的分散染料分子中不具有水溶性的磺酸基团、羧酸基团等离子化基团，是一类难溶 于水的非离子型染料，需要在分散剂作用下以不溶性微细粒子分散于水中，通常以多个染料 分子的聚集体形式存在，染料颗粒较大。在水介质中染色时，聚酯纤维不会象棉纤维那样通 过剧烈溶胀而使空隙增大，染料颗粒难以在短时间内渗透到纤维内部，在聚酯纤维染色过程 中需要通过提高染料分子的动能以及增强纤维大分子链段活动能力来扩大纤维孔隙的方法来 实现上染。因此分散染料在聚酯纤维上主要采用高温高压法、热溶法、载体法染色。PET染 色温度为130℃；大部分分散染料在PET上都有超过90％的上染率。

作为一种新兴环保型聚酯纤维，聚乳酸纤维具有良好的生物相容性、可吸收性、可降解 性、抗热性和抗紫外线功能。随着低成本新工艺的开发，聚乳酸纤维已在纺织品、生物医学 和包装等领域得到应用。但许多在涤纶纤维上性能优异的分散染料在聚乳酸纤维上染色性能 不佳，造成聚乳酸纤维适用染料的匮乏。自聚乳酸纤维实现工业化生产以来，国内外学者对 聚乳酸纤维的理化性能进行了大量研究。在染色方面，普遍认为分散染料更适宜于聚乳酸纤 维的着色。Yang等曾对常用分散染料在聚乳酸纤维上的染色条件和染色性能进行研究，为避 免聚乳酸纤维水解影响其强度和染色效果，建议聚乳酸织物在弱酸性染浴(pH 5～6)中染 色，温度不超过110℃，染色时间不超过45min。

钱红飞等研究了分散染料分子结构对聚乳酸纤维染色性能的影响，并与涤纶纤维上的染 色结果进行了对比。由于聚乳酸纤维和涤纶纤维在分子结构和染色工艺方面均存在较大差 异，大多数涤纶用分散染料在聚乳酸纤维上上染率和色牢度偏低，难以满足服用要求。分散 染料上染纤维后，染料和纤维是通过较弱的范德华力结合在一起的。范德华力大，染料在纤 维上亲和力高，色牢度好，表现为高上染率；反之，色牢度差，上染率低。聚乳酸分子链上 无芳环并且存在相对较多的酯基，赋予聚乳酸纤维分子链一定极性和较好的柔顺性。如果在 染料分子中引入极性基团，这些极性基团能够和聚乳酸纤维大分子发生偶极力、氢键结合提 高染料和纤维分子间的范德华力，有利于提高染料的上染率和色牢度。研究表明偶氮型染料 的上染率与分子中的取代基的种类具有相关性，分子结构中存在羧酸酯基的染料，上染率普 遍较高。说明染料与纤维的分子结构相似(均存在酯基这样的极性点)，有利于染料上染。

张淑芬等曾开发了一类疏水性纤维用微水溶性磺酰胺型染料，这种染料通过调节磺酰胺 基所连接的直链烷基的链长赋予染料不同的亲和力，从而适用于不同的疏水性纤维的染色； 借助于直链烷基的线性结构增加染料的线性，从而提高染料与纤维的亲和性，提高染料的着 色力与色牢度；在染料结构中引入磺酰胺极性基团，不但可以赋予染料微水溶性，还增加了 染料的分子极性从而有利于提高染料的耐升华牢度。这类染料合成工艺简单，通过磺酰氯 化、胺解反应或重氮化、偶合反应即可合成含有直链烷基的微水溶性磺酰胺型染料，并将之 用于疏水性纤维涤纶、丙纶及聚乳酸纤维的染色，在提高染料利用率的同时，还可赋予染色 纤维较佳的色牢度。

综上所述，聚乳酸(PLA)纤维属于一种较新兴的聚酯纤维，很多在PET纤维上染色结果 很好的分散染料在PLA纤维上的上染率和色牢度都不佳。如何设计一种能在PLA纤维上呈 现较佳染色结果的染料，成为本行业迫切希望解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于聚乳酸纤维染色用偶氮结构羧酰胺型染料及 其制备方法，使用该种染料能提高在PLA纤维上的上染率和色牢度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种聚乳酸纤维染色用偶氮结构羧酰胺型染料，其 分子结构中含有羧酰胺基团，其结构通式如下：