【doc】棉织物热转移印花黑色染料的研制

【doc】棉织物热转移印花黑色染料的研制 棉织物热转移印花黑色染料的研制 第42卷第6期 2005年l2月 染料与染色 DYEs11耵SANDC010RAT10N ,,01.42No.6 December2oo5 砜究论文 棉织物热转移印花黑色染料的研制 '张永康'王红凤王建华 (北京服装学院,北京100029;北京印月明印染新技术有限公司,北京100096) 摘要:用分散紫RL与二茂铁在四甲基溴化铵的催化下合成了一种棉织物热转印 用黑色染料产率为42%,皂 洗牢度可达5—4级. 关键词:热转移印花;染料;分散紫RL;二茂铁 中图分类号:TQ613.2文献标识码:A文章编号:1672.1179(2005)06.0003—2 热转移印花是继筛网印花和辊简印花后发展起 来的一种新型印花方式.它具有层次丰富,现力强, 能印制出照片效果的花纹图案;工艺短,设备结 构比较简单,便于操作;最突出的优点是几乎没有污 水排放,从源头节约了水资源11.2].但是,现有的热转 印黑色染料大多是混拼的,且不适合棉织物.本文意 欲探索出一种适合于棉织物热转印的黑色染料. 本文的研究思路是:选用橙色光,耐光且安全的 二茂铁和发其补色的分散紫RL通过适宜的合成路线 试制出所期望的黑色染料. 1实验 1.1主要仪器及试剂 Nicolet670型傅立叶变换显微红外拉曼联用仪, Nicolet公司IBmeXIII型飞行时间质谱仪,Bruker公司; DHC2一l型压烫机,北京怡德精品有限公司I二茂铁, 北京化学试剂公司;分散紫28,江苏亚邦集团. 1.2染料的合成[.川】 .. … +—————.- d◎' 图1合成路线 (1)用量简量取15mL浓硫酸置于冰盐浴中,在搅 拌下缓慢加入1.80gNaNO2,然后将其缓慢升温至7O ?使其溶解,降温No?以下备用. (2)称取分散染料3.07g(0.Olmo1)~1人已置于冰 盐浴中的l5mL浓硫酸中,加热~1140"C使其溶解,降温 No?以下备用. (3)将上述两溶液在搅拌下缓慢混合,反应约2小 时(在反应过程中蘸取1~2滴重氮液加入2ml~3ml清水 基金项目:863青年基金资助项目(2o04AA64927O) 中看是否变浑浊,以检验反应终点).反应完毕,将反 应体系倒人大量的冰水中,形成重氮盐冰水液. (4)将3.72g-~茂铁和O.5g四甲基溴化铵加入到 50mL乙醚中溶解,搅拌下将此溶液加入到重氮盐冰 水液中,加毕继续搅拌0.5小时,蒸去乙醚,加抗坏血 酸还原生成的二茂铁正离子. (5)过滤.NaHC03饱和溶液洗涤,清水洗涤,得 滤饼并干燥,称量得4.5g. (6)取2.Og滤饼用硅胶柱分离,二氯甲烷为洗脱 剂,有黄紫黑三种组分,得棕黑色晶体组分1.2g.产率 为42%. 1.3结构鉴定 将粗分离样品送到中国科学院分析检测中心采 用飞行时间质谱检测, 将经过柱层析后的样品用衰减全反射法测红外 光谱. 1.4热转移印花 (1)棉织物的预处理 纯棉织物经自制的架桥剂在室温下两浸两轧后, 在110*C下烘1O分钟. (2)热转印纸的制作 将滤饼染料或经分离后的染料配制成油墨,然后 刮涂到热转印纸上晾干,制成热转印纸. (3)热转印 将热转印纸正面与经预处理的纯棉织物相贴,在 压烫机上230?,压印3O秒. 2分析与讨论 2.1结构鉴定 从飞行时间质谱图(图2)可知,分子量为645.3的 目标产物存在,且相对含量较高. 染料与染色DYESTUFFSAf第42卷第6期 3oo 2oo loo O 山......1IIIIII._I 490540590640 图2粗产物飞行时间质谱图 loo 98 96 94 92 9O 88 Trarlsmittance(%) 400030002000l000 图3红外谱图 m/z 波长(cm) 从红外谱图(图3)00也可得到佐证,l100及1020附 近的吸收是二茂铁的特征吸收,733.43为C—C1键的 伸缩振动吸收,2923.54及3290.61等处的强吸收是二 茂铁以及芳环上的C—H振动吸收峰,1669.39是葸醌 环上的C=O键的吸收. 以上结果表明,本实验合成出了目标产物. 2.2合成工艺 结构鉴定表明,通过以上工艺能够合成出所期望 的结构物质,但产率较低.这可能是因为在酸性水溶 液中分散紫28重氮盐发生分解,此副反应极易发生, 即使保持在零度也会慢慢水解生成酚和放出氮气【7】. 反应温度一般在室温下进行,温度过高容易导致 重氮盐分解,产率也就相应降低.此外,重氮盐的制 备也是合成二茂铁基芳香族化合物的重要因素.对 于一般芳胺,重氮化时一般用稀酸,然后在冷却下加 入亚硝酸钠溶液.对于制备该类二茂铁衍生物,由于 所使用的是弱碱性芳胺,这类芳胺的铵盐易水解,它 们的重氮化就要用亚硝酰硫酸,在浓硫酸或冰醋酸中 进行. 在酸性条件下重氮盐较稳定缓慢放出氮气产生 的芳基自由基可以和二茂铁充分反应减少了副反应 的发生I引,反应机制如下: +一 Ar—N2十O=N-O——'Ar—N=N—O—N=O—一Ar?十N2+?NO2 Ar.+Ferrocene—H—Ar—Ferrocene 即重氮盐先与亚硝酸钠反应生成芳香自由基,再 与无水乙醚中另一个芳香化合物反应,形成偶联产 物. 2.3应用效果 (1)若是用滤饼制成的热转印纸,则热转印棉织 物为褐色,皂洗牢度可达3~4级.这主要是由于滤饼 中分散紫28的重氮盐分解副产物较多,重氮盐分解导 致氨基被羟基取代使蒽醌环上给电子性减弱,发色向 黄光偏移,使整体印花显褐色. (2)若在自制的油墨中加入少量分散蓝56的原染 料,即可得到黑色的热转印棉织物,皂洗牢度可达3,4 级.因为褐色与蓝色是一对补色,它们相拼合,吸收 了对应的补色从而形成黑色印花. (3)若是将滤饼用硅胶柱分离去除杂质,用分离 后的纯染料再热转印到棉织物上是黑色,皂洗牢度可 达3-4级.该结果是由于在紫外和蓝紫光区域具有吸 收的发色基团以及在黄光和红光区域具有吸收的发 色基团,利用适当的桥键构建,从而形成黑色印花. (4)在热转移印花过程中,由于温度高,纤维有一 定的溶涨,染料分子动能也大,所以染料能够渗入到 纤维各种尺度的微孔内不仅能够与架桥剂或纤维形 成部分氢键,而且还能产生相当强的范德华力. 原有染料嫁接上两个二茂铁基团后,芳香平面增 多,分子量增大,与纤维之间的范德华力得到加强,因 此具有较高的皂洗牢度. 另据研究f8],在含二茂铁基偶氮染料分子内存在 有效的从偶氮染料母体到二茂铁基团的分子内三重 态一三重态能量传递过程.二茂铁作为分子内光稳 定剂可以降低染料激发三重态的生成,能避免染料的 过早降解,从而提高了染料的光稳定性. 3结论 将分散紫RL与二茂铁偶联,制备棉织物热转印 用的黑色染料的合成工艺可行.并由此可以推论,将 在紫外和蓝紫光区域具有吸收的发色基团以及在黄 光和红光区域具有吸收的发色基团,利用适当的桥键 构建一系列黑色染料是可行的. 参考文献 【l】吕小芳,许海育.纯棉织物的活性染料湿转移印花.印染,l993, (3):21-23 【2】王红风.无纸热转移印花技术.印染,2003,(8):3334 【3】王朝晖,陈孔常,田禾.几种二茂铁基染料的合成.华东理工大学 .26(2):18O一182 [4】胡平,赵可清,张良辅.相转移催化剂作用下的二茂铁芳基化反 下转第(12)页 vo1.42No.6染料与染色DYESTUFFSANDCOLORATION第42卷第6期 ink-jetpndng.inProc.IS&T's7tt2矗.Cor~ressoloAdv.in Non-ImpactPrintingTechnologies.IS&T,Springfield,VA, 199l,49-58 【1O】R,N.Mills,ESIJETprintingtechnology,inProc.,5接MP i2:A1t7.Congresso12DigitalPrintingTechnologies.1S&. Springfield,VA,l996,262—266 [1l】R.Uematsu,eta1.(NEC),Electrostaticink—jetrecordinghead. 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Keywords:inkjetprinting;ink-jetink (收稿日期;2005年8月) 上接第(4)页 应.四川师范大学.1998,21(4):433~435 [5】WeinmagerV.TheCondensationofDicylopentadienyliron withAromaticDiazoniumSalts?.JAmChemSoc.1955.77: 3Ol2—,3014 [6】RosenblumM.T】1eStructureandChemistryofFerroceneIV IntraannularResonanceEffects[J].JAmCbemSoc.1959.8l: 4530-4533 【7J邢其毅,徐瑞秋,周政等.基础有机化学,北京:高等教育出版社, 1994,737-738 [8]杨松杰,王朝晖,陈孔常,田禾.含二茂铁基偶氮染料的光稳定性 研究.感光科学与光化学.2002.20(1):33,38 AStudyonthePreparationofABlackDyeforThermalTransferPrinting onCottonFdbrics ZHANGYong-kang,ANGHong-fengWANGJian-hua (BeijingClothingInstitute,Beijing100029) Abstract:AblackdyeforthermaltransferprintingoncottonwassynthesizedbytheGomberg- BachmannReactionusingC.I.Disperse Violet28toreactwithferroceneinthepresenceoftetramethylammoniumbromideasaphaset ransfercatalyst.Theyieldwas42%and washingfastnesswas3~4, Keywords:thermaltransferprinting;blackdye (收稿日期:2005年8月) ? 12?