阅读说明：本技术 一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法 (Preparation method of antibacterial polyester dye ) 是由 孙佩 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法,具体制备过程如下：将分散颜料与巴豆酸酐反应得到不饱和分散颜料,将制备的不饱和分散颜料与邻羟基苯乙酮和甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐反应得到阴离子型分散颜料,然后将阴离子型分散颜料加入水中搅拌溶解,接着向其中加入硫代烷基氯,反应得到两性涤纶染料。本发明以分散染料为基体,在分散染料的分子链上同时引入阴离子和阳离子,使得染料具有两性,进而提高了染料的水溶性,使得染料通过水进行溶解,制备成水性染料,解决了现有的分散染料由于其水溶性较小,使用时通过有机物进行溶解使得制备的染色浆料中含有有机溶剂不仅对人体有害,并且印染废水排放后污染环境的问题。(The invention discloses a preparation method of a polyester dye with antibacterial property, which comprises the following specific preparation processes: reacting the dispersed pigment with crotonic anhydride to obtain unsaturated dispersed pigment, reacting the prepared unsaturated dispersed pigment with o-hydroxyacetophenone and 3-sulfopropyl methacrylate potassium salt to obtain anionic dispersed pigment, adding the anionic dispersed pigment into water, stirring and dissolving, adding thioalkyl chloride, and reacting to obtain the amphoteric polyester dye. According to the invention, the disperse dye is used as a matrix, and anions and cations are simultaneously introduced to the molecular chain of the disperse dye, so that the dye has amphipathy, the water solubility of the dye is further improved, the dye is dissolved through water to prepare the waterborne dye, and the problems that the existing disperse dye is small in water solubility, and the prepared dyeing slurry contains an organic solvent which is harmful to a human body and pollutes the environment after printing and dyeing wastewater is discharged when the existing disperse dye is dissolved through an organic matter during use are solved.)

一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法

技术领域

本发明属于染料制备领域，涉及一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法。

背景技术

分散染料分子较小，结构上不含水溶性基团，借助于分散剂的作用在染色液中均一分散而进行染色。它能上染聚酯纤维，醋酯纤维及聚酰胺纤维，成为涤纶的专用染料，但是由于其水溶性较小，使用时通过有机物进行溶解使得制备的染色浆料中含有有机溶剂不仅对人体有害，并且印染废水排放后污染环境，同时现有的涤纶由于它是由短脂肪烃链、酯基、苯环、端醇羟基所构成。涤纶子中除存在两个端醇羟基外，并无其它极性基团，进而使得涤纶在摩擦后容易产生静电而吸附灰尘，造成面料的脏污，同时通常使用的分散染料为有机染料，其中含有不饱和基团，在紫外线作用下容易老化变色，进而造成染色后的涤纶颜色变化，影响美观。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法，以分散染料为基体，在分散染料的分子链上同时引入阴离子和阳离子，使得染料具有两性，进而提高了染料的水溶性，使得染色时直接将染料通过水进行溶解，制备成水性染料，解决了现有的分散染料由于其水溶性较小，使用时通过有机物进行溶解使得制备的染色浆料中含有有机溶剂不仅对人体有害，并且印染废水排放后污染环境的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法，具体制备过程如下：

第一步，将分散颜料加入丙酮溶液中搅拌溶解，然后向其中加入盐酸调节 溶液的pH＝2，接着向反应容器中加入巴豆酸酐，常温下搅拌反应7-8h，然后将 产物蒸发除去其中的溶剂丙酮后加入水中，升温至100-110℃搅拌混合10-12min 后趁热过滤，得到固体产物即为不饱和分散颜料，反应结构式如下，其中每克 分散颜料中加入丙酮溶液9-10mL,加入巴豆酸酐0.23-0.25g，由于分散颜料中 含有大量的氨基，能够与巴豆酸酐在酸性条件下进行酰基化反应，进而使得巴 豆酸基团引入分散颜料上；

第二步，将第一步中制备的不饱和分散颜料和丙酮同时加入反应釜中搅拌 溶解，同时向反应釜中加入乙醇钠和邻羟基苯乙酮，搅拌混合2-3min后升温至 90-100℃回流反应5-6h，然后保持温度不变向其中加入甲基丙烯酸3-磺酸丙酯 钾盐，搅拌反应3-4h，然后进行减压蒸馏，得到阴离子型分散颜料，其中每克 不饱和分散颜料中加入乙醇钠0.53-0.58g，加入邻羟基苯乙酮0.16-0.17g，加 入丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐0.22-0.24g，反应结构式如下所示，在分散颜料中引 入磺酸钾基团，能够提高颜料的水溶性，同时在染色后，布料经过摩擦产生的 静电为正电荷，鞥能够与颜料中含有的阴离子基团进行电中和反应，进而消除静电，防止涤纶面料由于摩擦产生静电而吸附灰尘，造成面料容易脏污；

第三步，将第二步中制备的阴离子型分散颜料加入水中搅拌溶解，然后升 温至60-65℃，向反应容器中通氮气30min，接着向其中加入硫代烷基氯，控制 温度不变回流反应3-4h，然后蒸发浓缩后进行减压蒸馏，得到两性涤纶染料, 反应结构式如下所示，其中每克阴离子型分散颜料中加入硫代烷基氯 0.18-0.2g，涤纶染料中引入了季铵基基团，能够有效的实现抗菌的性能，同时 颜料中本身含有的以及引入的酚羟基中的氢能够脱落下来与自由基反应使自由 基失去活性，进而抑制自由基反应，但是反应生成的氢过氧化物在一定浓度下 分解为新的自由基，又将推进自由基的氧化反应，同时硫醇基中的硫元素能够 使氢过氧化物转化为稳定的非自由基化合物，进而完全抑制聚合物材料的氧化， 起到稳定的作用，进而能够有效防止紫外线老化作用，进而使得制备的涤纶染 料本身具有较高的抗菌和防紫外线性能，并且季铵基的引入提高了颜料的水溶 性；

其中硫代烷基氯的具体制备过程如下：

步骤1：将硫脲溶于水后加入反应釜中，在冰水浴下搅拌30-40min，然后 向其中加入环氧氯丙烷，在冰水浴下搅拌反应2-3h后升温至常温搅拌反应3-4h， 然后将得到的产物进行分液，将得到的有机相干燥后进行蒸馏，得到环硫化合 物；其中硫脲和环氧氯丙烷按照物质的量之比为1：0.82-0.84的比例混合；

步骤2：将步骤1中制备的环硫化合物加入反应釜中，然后向其中加入浓度 为2mol/L的盐酸溶液，常温下搅拌反应1-2h，然后进行减压蒸馏，得到硫代烷 基氯，其中每克环硫化合物中加入浓度为2mol/L的盐酸溶液6-7mL；由于环硫 化合物中含有环硫基团，能够在酸性条件下进行开环反应，进而使得产物中引 入烷基氯和硫醇基。

本发明的有益效果：

1、本发明以分散染料为基体，在分散染料的分子链上同时引入阴离子和阳离子，使得染料具有两性，进而提高了染料的水溶性，使得染色时直接将染料通过水进行溶解，制备成水性染料，解决了现有的分散染料由于其水溶性较小，使用时通过有机物进行溶解使得制备的染色浆料中含有有机溶剂不仅对人体有害，并且印染废水排放后污染环境的问题。

2、本发明通过在染料中引入酚羟基和大量的季铵盐基团，酚羟基具有一定的抗菌性能，同时其中引入的大量的季铵盐基团能够提高面料的抗菌性。

3、本发明在分散颜料中引入磺酸钾基团，能够提高颜料的水溶性，同时在染色后，布料经过摩擦产生的静电为正电荷，能够与颜料中含有的阴离子基团进行电中和反应，进而消除静电，防止涤纶面料由于摩擦产生静电而吸附灰尘，造成面料容易脏污的问题。

4、本发明制备的染料均含有酚羟基和硫元素，酚羟基中的氢能够脱落下来与自由基反应使自由基失去活性，进而抑制自由基反应，但是反应生成的氢过氧化物在一定浓度下分解为新的自由基，又将推进自由基的氧化反应，同时硫醇基中的硫元素能够使氢过氧化物转化为稳定的非自由基化合物，进而完全抑制聚合物材料的氧化，起到稳定的作用，进而能够有效防止紫外线老化作用，进而使得制备的涤纶染料本身具有较高的耐老化性能，在经过高强度紫外线长时间照射时能够抗老化而颜色不发生变化，进而有效解决了分散染料为有机染料，其中含有不饱和基团，在紫外线作用下容易老化变色，进而造成染色后的涤纶颜色变化，影响美观的问题。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

硫代烷基氯的具体制备过程如下：

步骤1：将硫脲溶于水后加入反应釜中，在冰水浴下搅拌30-40min，然后向其中加入环氧氯丙烷，控制硫脲和环氧氯丙烷按照物质的量之比为1：0.82，在冰水浴下搅拌反应2-3h后升温至常温搅拌反应3-4h，然后将得到的产物进行分液，将得到的有机相干燥后进行蒸馏，得到环硫化合物；

步骤2：将100g步骤1中制备的环硫化合物加入反应釜中，然后向其中加入600mL浓度为2mol/L的盐酸溶液，常温下搅拌反应1-2h，然后进行减压蒸馏，得到硫代烷基氯。

实施例2：

烷基氯的具体制备过程如下：将100g环氧氯丙烷加入反应釜中，然后向其中加入600mL浓度为2mol/L的盐酸溶液，常温下搅拌反应1-2h，然后进行减压蒸馏，得到烷基氯。

实施例3：

一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法，具体制备过程如下：

第一步，将100g分散颜料加入1L丙酮溶液中搅拌溶解，然后向其中加入 盐酸调节溶液的pH＝2，接着向反应容器中加入23g巴豆酸酐，常温下搅拌反应 7-8h，然后将产物蒸发除去其中的溶剂丙酮后加入水中，升温至100-110℃搅拌 混合10-12min后趁热过滤，得到固体产物即为不饱和分散颜料，反应结构式如 下；

第二步，将100g第一步中制备的不饱和分散颜料和900mL丙酮同时加入反 应釜中搅拌溶解，同时向反应釜中加入53g乙醇钠和16g邻羟基苯乙酮，搅拌 混合2-3min后升温至90-100℃回流反应5-6h，然后保持温度不变向其中加入 22g甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐，搅拌反应3-4h，然后进行减压蒸馏，得到阴 离子型分散颜料，反应结构式如下；

第三步，将100g第二步中制备的阴离子型分散颜料加入水中搅拌溶解，然 后升温至60-65℃，向反应容器中通氮气30min，接着向其中加入18g实施例1 制备的硫代烷基氯，控制温度不变回流反应3-4h，然后蒸发浓缩后进行减压蒸 馏，得到两性涤纶染料,反应结构式如下所示；

实施例4：

一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法，具体制备过程与实施例3相同，将实施例3中第三步制备过程中使用的硫代烷基氯替换为实施例2制备的烷基氯。

实施例5：

一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法，具体制备过程如下：

第一步，将100g分散颜料加入1L丙酮溶液中搅拌溶解，然后向其中加入盐酸调节溶液的pH=2，接着向反应容器中加入23g巴豆酸酐，常温下搅拌反应7-8h，然后将产物蒸发除去其中的溶剂丙酮后加入水中，升温至100-110℃搅拌混合10-12min后趁热过滤，得到固体产物即为不饱和分散颜料；

第二步，将100g第一步中制备的不饱和分散颜料和900mL丙酮同时加入反应釜中搅拌溶解，同时向反应釜中加入53g乙醇钠和16g邻羟基苯乙酮，搅拌混合2-3min后升温至90-100℃回流反应5-6h，然后保持温度不变向其中加入22g甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐，搅拌反应3-4h，然后进行减压蒸馏，得到阴离子型分散颜料，即为涤纶染料。

实施例6：

一种具有抗菌性能的涤纶染料的制备方法，具体制备过程如下：

第一步，将100g分散颜料加入1L丙酮溶液中搅拌溶解，然后向其中加入 盐酸调节溶液的pH＝2，接着向反应容器中加入23g巴豆酸酐，常温下搅拌反应 7-8h，然后将产物蒸发除去其中的溶剂丙酮后加入水中，升温至100-110℃搅拌 混合10-12min后趁热过滤，得到固体产物即为不饱和分散颜料，反应结构式如 下；

第二步，将100g第一步中制备的不饱和分散颜料和900mL丙酮同时加入反 应釜中搅拌溶解，同时向反应釜中加入53g乙醇钠和16g邻羟基苯乙酮，搅拌 混合2-3min后升温至90-100℃回流反应5-6h，然后进行减压蒸馏，得到改性 分散颜料，反应结构式如下；

第三步，将100g第二步中制备的改性分散颜料加入水中搅拌溶解，然后升 温至60-65℃，向反应容器中通氮气30min，接着向其中加入18g实施例1制备 的硫代烷基氯，控制温度不变回流反应3-4h，然后蒸发浓缩后进行减压蒸馏， 得到两性涤纶染料,反应结构式如下所示；

实施例7：

将1g实施例3-6中制备的染料以及原料分散颜料分别加入8mL水中，然后 搅拌观察染料的溶解情况，原料分散颜料仍有大量没有溶解，实施例3中制备 的染料常温下搅拌1-2min后即完全溶解，实施例4中制备的染料常温下搅拌 1-2min后即完全溶解，实施例5中制备的染料常温下搅拌1-2min后仍有部分残 留，升温至80-90℃后再搅拌30min缓慢溶解，实施例6中制备的染料常温下搅 拌1-2min后仍有部分残留，升温至60-70℃后再搅拌20min缓慢溶解；由于实 施例3和实施例4中制备染料过程中，由于原料分散颜料中本身含有大量的氨 基，能够生成大量的季铵盐，同时在颜料中引入磺酸根离子，使得制备的颜料 具有既含有阴离子又含有阳离子，能够实现高效的水溶性；实施例5中制备的 染料中没有引入季铵盐，进而使得其水溶性降低，同时实施例6中制备的颜料 中没有引入磺酸根离子，使得其水溶性降低。

实施例8：

将实施例3-6中制备的涤纶染料用于涤纶染色，然后剪取1cm×1cm大小的实施例3-6中染料染色后的涤纶面料，放入烧瓶中，然后向烧瓶中加入70mL0.03mol/L的磷酸缓冲溶液，然后放置在高温高压灭菌锅中进行灭菌处理，接着称取大肠杆菌和霉菌的菌种加入到肉汤稀释液中，使得菌种的数量达到1.5×10⁵CFU/mL-2×10⁵CFU/mL作为实验菌液，然后称取5mL菌液加入到灭菌后的烧瓶中，然后将烧瓶振荡培养5h、10h和15h，然后测定震荡前的平均菌落数为A和震荡后的平均菌落数为B，然后计算抑菌率=（A-B）/A×100%,测定结果如表1所示，其中抑菌率在90%以上，则认为具有较好的抑菌效率；

表1使用实施例3-6中制备的染料染色后的涤纶面料的抑菌效率%

	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
					大肠杆菌	98.6%	98.7%	81.1%	96.9%
霉菌	98.1%	98.5%	84.8%	97.2%

由表1可知实施例3、实施例4和实施例6中制备的涤纶面料均具有较高的抑菌效率，因为染色后的面料中均匀分散有大量的染料，而制备的染料中均含有酚羟基具有一定的抗菌性能，同时其中引入的大量的季铵盐基团能够提高面料的抗菌性，而实施例5中制备的染料中只含有一定量的酚羟基，而没有引入大量的季铵盐基团，进而使得其抗菌性能降低。

实施例9：

将实施例3-6中制备的涤纶染料用于涤纶染色，然后剪取5cm×5cm大小的实施例3-6中染料染色后的涤纶面料，然后将面料放入氙灯老化试验箱中老化处理50天，其中紫外光照强度为40mW/cm²,温度45℃，空气湿度50%，然后观察老化后面料表面的颜色表面，测定结果如表2所示；

表2使用实施例3-6中制备的染料染色后的涤纶面料的耐老化性能

	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
					老化后面料表面的颜色表面	面料表面颜色均匀没有斑驳没有褪色	面料表面颜稍有变浅，局部出现斑驳	面料表面颜稍有变浅，局部出现斑驳	面料表面颜色均匀没有斑驳没有褪色

由表2可知，实施例3和实施例6中制备的染料染色后的涤纶面料具有较高的耐老化性能，由于实施例3和实施例6中制备的染料均含有酚羟基和硫元素，酚羟基中的氢能够脱落下来与自由基反应使自由基失去活性，进而抑制自由基反应，但是反应生成的氢过氧化物在一定浓度下分解为新的自由基，又将推进自由基的氧化反应，同时硫醇基中的硫元素能够使氢过氧化物转化为稳定的非自由基化合物，进而完全抑制聚合物材料的氧化，起到稳定的作用，进而能够有效防止紫外线老化作用，进而使得制备的涤纶染料本身具有较高的耐老化性能，在经过高强度紫外线长时间照射时能够抗老化而颜色不发生变化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。