一种黑色水性聚氨酯染料的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于二元醇中黑色发色团的黑色水性聚氨酯染料的制备方法，特征是先通过三种黑色染料分子结构中所含氨基或羟基中的活性氢与氯乙醇反应制得三种黑色二元醇，再使用该黑色二元醇与小分子二元醇进行组合，部分或全部替代小分子二元醇，然后通过与二异氰酸酯、大分子二元醇和亲水扩链剂进行反应，制备出黑色水性聚氨酯染料。采用本方法由于黑色二元醇可部分或全部替代其它的小分子扩链剂，乳液的固含量分布宽且可调，能根据需要控制黑色发色团在聚氨酯分子链中的含量，同时黑色发色团是通过化学键入的方式进入到染料的分子链中，可充分发挥高分子染料的耐高温性、耐溶剂性和耐迁移性特点，染料持久性好，色牢度高，安全性好。

主权项

一种黑色水性聚氨酯染料的制备方法，其特征在于：先制备含有黑色发色团的黑色二元醇，再使用该黑色二元醇与小分子二元醇进行组合，部分或全部替代小分子二元醇，然后通过与二异氰酸酯、大分子二元醇和亲水扩链剂进行反应，制备出黑色水性聚氨酯；所述含有黑色发色团的黑色二元醇的制备，包括：采用含有粉红光黑发色团的黑色染料铬黑T，或采用含有蓝光黑发色团的黑色染料苏丹黑B，或采用含有蓝紫光黑发色团的黑色染料氨基黑10B，分别通过染料分子结构中所含氨基或羟基中的活性氢与氯乙醇反应制得三种黑色二元醇；当所述黑色染料为铬黑T或氨基黑10B时，按摩尔比1:10‑20:1‑1.5:0.1‑0.2将所述黑色染料、氯乙醇、碳酸钾和碘化钠加入适量水至其完全溶解，保持90℃反应12‑24小时，再向反应液中缓慢滴加与黑色染料摩尔比为3‑6:1的质量百分比浓度为36‑38％的浓盐酸，待反应结束后于60℃、0.01MPa真空条件下抽去所加入水的70％‑80％，过滤的沉淀物用水洗涤后置于真空烘箱中干燥至恒重，分别得到结构式为的铬黑T型粉红光黑色二元醇，或结构式为的氨基黑10B型蓝紫光黑色二元醇；当所述黑色染料为苏丹黑B时，将黑色染料溶于适量50～60℃热丙酮中至其完全溶解，然后将与黑色染料摩尔比为10‑20:1‑1.5:0.1‑0.2:1的氯乙醇、碳酸钾和碘化钠加入到上述黑色染料的丙酮溶液中，保持60℃反应12‑24小时；反应结束后加入水至析出沉淀，过滤的沉淀物用水洗涤后置于真空烘箱中干燥至恒重，得到其结构式为的苏丹黑B型蓝光黑色二元醇；然后进行黑色水性聚氨酯染料的制备：当采用阳离子型亲水扩链剂N‑甲基二乙醇胺与二异氰酸酯、大分子二元醇、小分子二元醇反应时，则得到阳离子型黑色水性聚氨酯染料，具体操作步骤如下：以水性聚氨酯中非水性和非溶剂性组分的质量为基准，将按该基准质量40‑80％的大分子二元醇在110‑120℃脱水0.5‑1.5小时，再按该基准质量的15‑50％加入二异氰酸酯，在80‑90℃反应2‑4小时后，加入该基准质量0.2‑10％的黑色二元醇、0‑11％的二元醇扩链剂、0.01‑0.08％的二月桂酸二丁基锡和20‑50％的丙酮或丁酮，在60‑80℃反应2‑4小时；将按基准质量6‑12％的阳离子型亲水扩链剂N‑甲基二乙醇胺溶于10‑50％的丙酮或丁酮中，滴加该溶液，滴完后在40‑60℃反应2小时；然后在2000‑4000转/分的转速剪切和0‑40℃的条件下加入基准质量3.2‑6.5％的乙酸，反应1‑5分钟后加入基准质量200‑300％的水和0‑5％的二元胺扩链剂，搅拌5‑30分钟后，将反应产物转入旋转蒸发仪，在40‑50℃、真空条件下脱去丙酮或丁酮，即得到阳离子型黑色水性聚氨酯染料；当采用阴离子型亲水扩链剂二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸与二异氰酸酯、大分子二元醇和小分子二元醇反应时，则得到阴离子型黑色水性聚氨酯染料，具体操作步骤如下：以水性聚氨酯中非水性和非溶剂性组分的质量为基准，将按该基准质量40‑80％的大分子二元醇在110‑120℃脱水0.5‑1.5小时，再按该基准质量的15‑50％加入二异氰酸酯，在80‑90℃反应2‑4小时后，加入该基准质量4‑8％的阴离子型亲水扩链剂、0.2‑10％的黑色二元醇、0‑11％的二元醇扩链剂、0.01‑0.08％的二月桂酸二丁基锡和20‑50％的丙酮或丁酮，在70‑80℃反应3‑8小时；然后在2000‑4000转/分的转速剪切和0‑40℃的条件下加入3‑6％的三乙胺，反应1‑5分钟后，加入基准质量200‑300％的水和0‑5％的二元胺扩链剂，搅拌5‑30分钟后，将反应产物转入旋转蒸发仪，在40‑50℃、真空条件下脱去丙酮或丁酮，即得到阴离子型黑色水性聚氨酯染料。