[发明专利]一类具有偶氮苯并噻唑结构的适合于超临界二氧化碳无水羊毛染色的分散染料及其制备方法

说明书

本发明提供一类具有偶氮苯并噻唑结构的适合于超临界二氧化碳无水羊毛染色的分散染料、其制备方法及应用，所述染料，具有通式I的结构。该类染料可用于超临界二氧化碳无水羊毛染色，这类化合物在超临界二氧化碳中具有一定水平的溶解性，同时利用活性基团和羊毛中的氨基或者羟基进行化学反应，反应产物对超临界二氧化碳染色装置无腐蚀性。通式I中：m、n各自为整数；X，Y分别独立选自为‑H，‑CN，‑CH₃O，‑COOCH₃或R₀选自R₁、R₂或R₃；Ar选自Ar₁；

技术领域

本发明涉及染料化学技术领域，具体涉及一类具有偶氮苯并噻唑结构的适合于超临界二氧化碳无水羊毛染色的分散染料及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化碳(CO₂)，一类主要的温室气体，因为它作为一种气候变化主要的来源，故而二氧化碳成为科学关注的焦点。在潜在的经济效益和环境效益下，需要有更有效的方法来稳定和利用大气中或者从工业排放的二氧化碳，当温度和压力超过一定的温度和压力后(即31.10℃，7.39MPa)，到达该温度和压力时CO₂变成超临界态，超临界CO₂除了毒性低、粘度较低等优点外，他还具有高的扩散性和渗透能力，因此超临界CO₂是一种具有重要利用价值的商业和工业溶剂。

自从1988年Schollmeyer将超临界二氧化碳作为绿色溶剂引入到纺织染色上来，超临界二氧化碳无水染色技术在纺织领域就被广泛开发。与传统水染相比，超临界CO₂无水染色可克服传统水染相关的所有经济与生态的缺点，超临界CO₂的使用大大降低了水的使用和能源消耗。目前，用分散染料在超临界CO₂中对化学纤维染色已取得很大的进展，而且采用多种方法对染料进行改性，改性后的染料能对天然织物(如棉、毛)进行染色。最常用的方法是基于天然纤维传统的水染染色的机制，将分散染料基团上引入活性基团(一氯均三嗪，二氯均三嗪，一氟均三嗪等)设计合成新型活性分散染料。例如龙佳杰教授课题组设计合成了三例二氯均三嗪型的活性分散染料(Journal of Cleaner Production,2016,133:746-756.分子结构如下所示)；M.V.Fernandez Cid等人设计了氟代均三嗪型活性分散染料(Green Chemistry,2005,7(8):609-616.分子结构如下所示)；A.Schmidt等人也设计了二氯均三嗪型型活性分散染料(Dyes and Pigments,2003,56(1):27-35.分子结构如下所示)，他们分别将这些染料应用于天然纤维的染色中。从文献报道中可以看出，适合于超临界二氧化碳天然纤维染色的染料已取得了一些成功，但是这些染料仍然具有一些缺点。例如，根据反应原理，利用分散染料的活性基团与天然纤维的羟基和氨基之间进行S_NAr反应。然而，这些反应的副产物主要是HCl、HF，这两种产物对染色设备具有高度腐蚀性。

几种已被报道的活性分散染料的分子结构

羊毛纤维，是重要的天然蛋白质纤维，由于其具有优良的特性，如弹性、保暖、抗静电、和去污能力，羊毛受到广大客户的高度关注。作为角蛋白纤维，羊毛是一种半结晶的高分子蛋白质，由18种以上氨基酸组成，因此氨基酸残基排列在羊毛的聚合物链、分子的凝聚力以及分子内二硫键的形成方面起到重要的作用。在传统水染技术中，羊毛染色主要采用的是酸性染料、媒介染料以及活性染料三大类，然而，这些染料在超临界CO₂中极为不溶，因此研究分散类染料衍生物在超临界CO₂中对羊毛染色具有重要的意义。