偶氮分散染料交联改性的分子设计、合成与构效关系

For the structure characteristics of the new type of hydrophobic fiber, using the structure activity relationship obtained by previous study, according to the required characteristic parameters such as molecular mass, ClogP and feature groups and so on, the targeted molecule of dye modified by crosslinking would be well-designed, and its dyeing properties are predicted through the measurement of characteristic parameters by means of the quantum chemical software and Molecular Dynamics simulation. The crosslinking modification is carried on by selecting the appropriate matrix of azo disperse dye with a single reacting group and the crosslinking agent to gain the new type of couplet of disperse dye, and the molecular mass is increased effectively resulting in an enhanced affinity for the new type of hydrophobic fiber and the improved the thermal migration. The aim is to develop a kind of new disperse dye used for the new type of hydrophobic fiber and with higher dyeing exhaustion and color fastness properties to improve the lower thermal migration of current disperse dye. Meanwhile, the structure activity relationship of the new couplet would be revealed to obtain the applied theory by study on its spectrum, disperse stability and dyeing properties.

针对新型疏水性纤维的结构特征，运用前期研究获得的构效关系理论，根据染料分子所需的分子量、溶解度参数和特征基团等特性参数的要求，精心设计交联改性的目标分子，采用量子化学软件计算所设计目标分子的特性参数、进行分子动力学模拟等方法，对目标分子的染色性能进行预测，确定目标分子。随后选用相应的带有单个活性反应基的偶氮分散染料母体和交联剂品种，进行交联改性，合成获得新型分散染料偶联体，有效增加分散染料分子量，提高对新型疏水性纤维的亲和力，从而提高其上染率与分散染料耐热迁移性，旨在获得适用于新型疏水性纤维染色、具有较高着色力、色牢度性能的新一类分散染料，较好地改善当前新型疏水性纤维分散染料染色染料分子易发生迁移导致色牢度差这一现象。同时，通过对不同类型偶联分散染料光学性能、分散稳定性与吸附、上染性能的系统研究，揭示新一类分散染料分子结构与应用性能之间的构效关系，获得与之相匹配的分散稳定与染色应用基础理论

项目针对氨纶、超细聚酰胺纤维、聚乳酸纤维等一系列新型疏水性纤维用现有分散染料染色时其染色性能不够理想的问题与现状，以课题组前期研究获得的有关分散染料氨纶或聚乳酸纤维染色构效关系为理论指导，对分散染料进行交联改性的分子设计，并制定目标分子。根据设计要求，分别采用对苯二甲酰氯和对苯二异氰酸酯两种交联剂，选择分子末端含有一个羟基的三只单偶氮型分散染料进行交联改性。通过溶剂、温度、催化剂以及反应时间等一系列因素的研究，获得了大于85%的转化率，并进行了提纯与分离方法的研究，经过相应的分析表征，顺利获得六个纯净的目标产物，并对其吸收光谱曲线分别进行测定。进而应用这六个新型的偶联染料，对氨纶进行染色性能的研究，并与常规染料进行比较，包括升温上染速率曲线、提升性、表面吸附状态、表观色泽（L、a、b、C、h）以及色牢度性能，研究结果表明偶氮型分散染料经过交联改性后，由于分子量与分子体积的增大，染色温度稍有提高，需要在120℃条件下可在45-60min常规染色时间内达到染色平衡，但是其纤维表面晶体增长的现象有了明显的抑制，各项色牢度性能有了明显的提升，其中水洗沾色牢度从1-2级提升至3-4级，热升华牢度从2级提升至5级，而在没有加入任何助剂的情况下，获得了中等色泽的染深度。. 上述研究结果表明，对分散染料进行交联改性，其思路是可行的，为新型疏水性纤维的专用分散染料开发提供了一条崭新的途径，并具有广阔的市场应用前景，其应用性能的研究还有待进一步深入。