一种水溶性丙烯酰胺型H酸染料及其合成方法和用途与流程

一种水溶性丙烯酰胺型h酸染料及其合成方法和用途
技术领域
1.本发明涉及一种水溶性染料，具体涉及一种丙烯酰胺型h酸染料的合成方法及在彩色有机玻璃中的应用。


背景技术：

2.h酸常被用于合成红色染料，如活性红1、活性红2，含有h酸的染料具有色泽艳丽，结构稳定的特点。通过改变染料的取代基团可以对其性质进行一定的调整，如水溶性、色深以及它们的反应活性。传统的h酸系列染料仅适应于棉麻及羊毛纤维的染色，这很大程度上限值了该染料的应用。
3.丙烯酰胺基团具有很高聚合活性，通过丙烯酰氯的方式可以方便快捷的将丙烯酰基引入染料中，在不改变染料本身色泽的情况下使染料具有了聚合能力，通过与甲基丙烯酸甲酯的共聚，可将其应用于彩色有机玻璃的制备。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种水溶性丙烯酰胺型h染料的合成方法及在彩色有机玻璃中的应用，在不破坏染料鲜艳色泽的前提下引入丙烯酰基，使其拥有极高的聚合能力，并将该染料与甲基丙烯酸甲酯共聚制备彩色有机玻璃，拓宽h酸系列染料的应用。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案: 一种水溶性丙烯酰胺型h酸染料，具有以下结构：。
6.本发明还提供了所述水溶性丙烯酰胺型h酸染料的制备方法，包括如下步骤：（一） 丙烯酰氯与h酸的缩合制得丙烯酰基h酸缩合体系；（二） 邻氨基苯磺酸的重氮化反应制得重氮盐体系；（三） 丙烯酰基h酸与重氮盐的偶合反应制得偶合体系；（四） 偶合体系盐析后抽滤、洗涤、干燥。
7.进一步地，所述步骤（一）为：将h酸溶于水中，加入碳酸钠中和至ph =6-7, 冰水浴下逐滴加入丙烯酰氯，期间使用饱和碳酸钠水溶液维持ph =6-7，滴加完毕后缓慢回室温搅拌0.5小时制得缩合体系；优选地，所述h酸与丙烯酰氯的摩尔比为1:1.05至1:1.4；更优选地，所述h酸与丙烯酰氯的摩尔比为1:1.2。
8.进一步地，所述步骤（二）为：将邻氨基苯磺酸于冰水浴中，加入10 mol/l浓盐酸后，快速加入亚硝酸钠的水溶液，维持低温反应1小时；优选地，所述邻氨基苯磺酸与h酸的
摩尔比为1:1，所述邻氨基苯磺酸与浓盐酸的摩尔比为1:3至1:4, 邻氨基苯磺酸与亚硝酸钠的摩尔比为1:1.04, 亚硝酸钠水溶液浓度为30-35 wt%.。
9.进一步地，所述步骤（三）为：将缩合体系于冰水浴中，搅拌加入重氮盐体系，使用饱和碳酸钠水溶液调ph =6-7，维持低温反应2小时后缓慢回室温。
10.进一步地，所述步骤（四）为：偶合体系在缓慢搅拌下加入氯化钠后搅拌5小时，染料均匀析出，体系减压抽滤，滤饼使用乙醇洗涤后真空干燥，制得水溶性丙烯酰胺型h酸染料；优选地，所用氯化钠的质量为缩合体系体积的10-25%；更优选地，所用氯化钠的质量为缩合体系体积的20%。
11.本发明所述水溶性丙烯酰胺型h酸染料的制备方法，包括如下步骤：（一）丙烯酰氯与h酸的缩合将h酸溶于水中，加入碳酸钠中和至ph =6-7, 冰水浴下逐滴加入丙烯酰氯，期间使用饱和碳酸钠水溶液维持ph =6-7，滴加完毕后缓慢回室温搅拌0.5小时制得缩合体系，其中，所述h酸与丙烯酰氯的摩尔比为1:1.05至1:1.4；（二）邻氨基苯磺酸的重氮化反应将邻氨基苯磺酸于冰水浴中，加入10 mol/l浓盐酸后，快速加入亚硝酸钠的水溶液，维持低温反应1小时，其中，所述邻氨基苯磺酸与h酸的摩尔比为1:1，所述邻氨基苯磺酸与浓盐酸的摩尔比为1:3至1:4, 邻氨基苯磺酸与亚硝酸钠的摩尔比为1:1.04, 亚硝酸钠水溶液浓度为30-35 wt%.；（三）丙烯酰基h酸与重氮盐的偶合反应将缩合体系于冰水浴中，搅拌加入重氮盐体系，使用饱和碳酸钠水溶液调ph =6-7，维持低温反应2小时后缓慢回室温制得偶合体系；（四）偶合体系盐析后抽滤、洗涤、干燥偶合体系在缓慢搅拌下加入氯化钠后搅拌5小时，染料均匀析出，体系减压抽滤，滤饼使用乙醇洗涤后真空干燥，制得水溶性丙烯酰胺型h酸染料，其中，所用氯化钠的质量为缩合体系体积的10-25%。
12.优选地，所述步骤（一）中h酸与丙烯酰氯的摩尔比为1:1.2；所述步骤（四）中所用氯化钠的质量为缩合体系体积的20%
13.本发明进一步提供了所述水溶性丙烯酰胺型h酸染料在制备彩色有机玻璃中的应用。
14.本发明的有益之处在于：本发明所得的染料分合成工艺简单，制得的染料产率和纯度高；含有不饱和c=c键的丙烯酰胺基团的引入，使其具有极高的聚合活性，为彩色有机玻璃的制备提供了一种新的思路；采用本发明制得的染料制备的彩色有机玻璃，具有良好的机械性能和热稳定性。
具体实施方式
15.下面通过具体实施例对本发明作进一步详述。
16.实施例1：水溶性丙烯酰胺型h酸染料的合成（1）丙烯酰氯与h酸的缩合将16.0 gh酸于水中，加入碳酸钠中和至ph =6-7, 冰水浴下逐滴加入丙烯酰氯
5.4 g，期间使用饱和碳酸钠水溶液维持ph =6-7，滴加完毕后缓慢回室温搅拌0.5小时制得缩合体系；（2）邻氨基苯磺酸的重氮化反应将8.7 g邻氨基苯磺酸于冰水浴中，加入20 ml浓盐酸后，快速加入3.6 g亚硝酸钠的30 wt%水溶液，维持低温反应1小时制得重氮盐体系；（3）丙烯酰基h酸与重氮盐的偶合反应将缩合体系于冰水浴中，搅拌加入重氮盐体系，使用饱和碳酸钠水溶液调ph =6-7，维持低温反应2小时后缓慢回室温制得偶合体系；（4）体系盐析后抽滤、洗涤、干燥偶合体系在缓慢搅拌下分批加入总体积20%质量比的氯化钠后搅拌5小时，染料均匀析出，体系减压抽滤，滤饼使用乙醇洗涤后真空干燥，制得水溶性丙烯酰胺型h酸染料。
17.核磁检测结果如下：1h nmr (400 mhz, dmso-d6) δ 16.09 (s, 1h), 13.38 (s, 1h), 9.01 (s, 1h), 8.27 (d, j = 8.4 hz, 1h), 7.75 (d, j = 7.6 hz, 1h), 7.60 (s, 1h), 7.48 (d, j = 8.4 hz, 2h), 7.24 (t, j = 7.6 hz, 1h), 6.49 (d, j = 17.32 hz, 1h), 6.35 (dd, j = 17.2, 10.4 hz, 1h), 6.00 (d, j = 10.4 hz, 1h)。
18.实施例2：彩色有机玻璃的制备于500ml三口烧瓶中。1 g实施例1制得的水溶性丙烯酰胺型h酸染料，100 ml水，100 ml甲基丙烯酸甲酯， 0.5 g过硫酸钾和0.5 g亚硫酸氢钠，并通氮气保护，70℃反应5小时。反应完成后过滤体系得不同色深的有机玻璃。
19.对比例：为了阐述本实验做出的样品的优越性，以下是不按照实施例设定条件做出的样品。
20.对比例1：水溶性丙烯酰胺型h酸染料的合成丙烯酸酐与h酸的缩合将16.0 gh酸于水中，加入碳酸钠中和至ph =6-7并升温至40℃，逐滴加入丙烯酸酐6.9 g，期间使用饱和碳酸钠水溶液维持ph =6-7，反应2小时制得缩合体系；（2）邻氨基苯磺酸的重氮化反应将8.7 g邻氨基苯磺酸于冰水浴中，加入20 ml浓盐酸后，快速加入3.6 g亚硝酸钠的30 wt%水溶液，维持低温反应1小时制得重氮盐体系；（3）丙烯酰基h酸与重氮盐的偶合反应将缩合体系于冰水浴中，搅拌加入重氮盐体系，使用饱和碳酸钠水溶液调ph =6-7，维持低温反应2小时后缓慢回室温制得偶合体系；（4）体系盐析后抽滤、洗涤、干燥偶合体系在缓慢搅拌下分批加入总体积20%质量比的氯化钠后搅拌5小时，染料均匀析出，体系减压抽滤，滤饼使用乙醇洗涤后真空干燥，制得水溶性丙烯酰胺型h酸染料。
21.对比例2：彩色有机玻璃的制备于500ml三口烧瓶中。1 g对比例1制得的水溶性丙烯酰胺型h酸染料，100 ml水，100 ml甲基丙烯酸甲酯， 0.5 g过硫酸钾和0.5 g亚硫酸氢钠，并通氮气保护，70℃反应5小时。反应完成后过滤体系得不同色深的有机玻璃。
22.表1为实施例1和对比例1所得染料产率及纯度，表2为实施例2和对比例2制得的有机玻璃的性能。
23.表1. 染料产率及纯度产率（%）纯度（%）实施例19298%对比例18084%表2. 有机玻璃的性能
冲击强度（j/m）拉伸强度(mpa)弯曲强度(mpa)热变形温度（℃）透明度(%)实施例221.866.21259590.5对比例218.560.21168090.2
由表1和表2可知，本发明制得的染料具有良好的产率和纯度，采用本发明染料制得的有机玻璃具有良好的机械性能和热稳定性。
24.本领域技术人员将进一步认识到，在不脱离其精神或中心特征的情况下，本发明可以以其他具体形式来实施。由于本发明的前述描述仅公开了其示例性实施方案，应该理解的是，其他变化被认为是在本发明的范围内。因此，本发明不限于在此详细描述的特定实施方案。相反，应当参考所附权利要求来指示本发明的范围和内容。

技术特征：
1.一种水溶性丙烯酰胺型h酸染料，其特征在于，具有以下结构：。2.根据权利要求1所述的水溶性丙烯酰胺型h酸染料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:（一）丙烯酰氯与h酸的缩合制得丙烯酰基h酸缩合体系；（二）邻氨基苯磺酸的重氮化反应制得重氮盐体系；（三）丙烯酰基h酸与重氮盐的偶合反应制得偶合体系；（四）偶合体系盐析后抽滤、洗涤、干燥。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（一）为：将h酸于水中，加入碳酸钠中和至ph =6-7, 冰水浴下逐滴加入丙烯酰氯，期间使用饱和碳酸钠水溶液维持ph =6-7，滴加完毕后缓慢回室温搅拌0.5小时制得缩合体系。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述h酸与丙烯酰氯的摩尔比为1:1.05至1:1.4；优选地，所述h酸与丙烯酰氯的摩尔比为1:1.2。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（二）为：将邻氨基苯磺酸于冰水浴中，加入浓盐酸（10 mol/l）后，快速加入亚硝酸钠的水溶液，维持低温反应1小时。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述邻氨基苯磺酸与h酸的摩尔比为1:1，所述邻氨基苯磺酸与浓盐酸的摩尔比为1:3至1:5, 邻氨基苯磺酸与亚硝酸钠的摩尔比为1:1.04, 亚硝酸钠水溶液浓度为30-35 wt%.。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（三）为：将缩合体系于冰水浴中，搅拌加入重氮盐体系，使用饱和碳酸钠水溶液调ph =6-7，维持低温反应2小时后缓慢回室温。8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（四）为：偶合体系在缓慢搅拌下加入氯化钠后搅拌5小时，染料均匀析出，体系减压抽滤，滤饼使用乙醇洗涤后真空干燥，制得水溶性丙烯酰胺型h酸染料。9.根据权利要求8所述的制备方法，所用氯化钠的质量为缩合体系体积的10-25%；优选地，所用氯化钠的质量为缩合体系体积的20%。10.根据权利要求1所述的水溶性丙烯酰胺型h酸染料在制备彩色有机玻璃中的应用。

技术总结
本发明涉及一种水溶性丙烯酰胺型H酸染料及其合成方法和用途。本发明所得的染料合成工艺简单，制得的染料产率和纯度高；将含有不饱和C=C键的丙烯酰胺基团引入染料分子，使其具有极高的聚合活性，为彩色有机玻璃的制备提供了新的方法。了新的方法。


技术研发人员：李景烨 虞鸣 王自强 宋永昌 张伯武
受保护的技术使用者：水木聚力接枝纺织新技术（深圳）有限公司
技术研发日：2023.06.10
技术公布日：2023/9/23