[發明專利]可漂洗掉的染料及其制備方法

有效

• 申請號: 201080063321.6
• 申請日: 2010-11-03
• 公開（公告）號: CN102834468A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 馬克·貝倫費爾德;薩爾·哈爾福什;彼得·卡普托
• 申請（專利權）人: 光譜色彩公司
• 主分類號: C09B47/04
• 分類號: C09B47/04;C09B47/26;C09B47/24
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業平;金小芳

對相關申請的引用

本申請要求2010年7月2日提交的美國專利申請No.12/801,945的優先權。

背景技術

本發明涉及易褪色染料技術領域，更具體而言，涉及通過將染料化合物或離子與水溶性聚合物連接而制備的易褪色染料。

能為底物賦予濃的但可除去的顏色的染料在眾多應用中都是有用的，這些應用包括在紡織品制造中對織物進行易褪性著色、以及用于多種技術和工藝中的臨時標記物。早在近50年前，本領域已知可洗掉的染料，即，可以通過使用水性肥皂或洗滌劑進行擦洗而從底物上除去的染料。Kuhn的專利（US?3,157,633，1964年授權）教導了一類新的發色表面活性劑，其中將一個或多個含有多個亞乙氧基單元的水溶性聚合基團與染料部分偶聯。在Kuhn的染料配制物中，利用所述聚合基團的表面活性特性來抵消染料基團對底物的親和性，從而制得可洗去的染料。

Kuhn的專利還披露了當染料化合物含有至少一個磺酸根（SO₃^-）以增加溶解性時，這些聚亞乙氧基色彩的易褪色性（fugitivity）得到改善。Brendle的專利（US?4,167,510）類似地教導了在染料化合物中存在有強酸性（pK_a<3）離子基團（如磺酸根或磷酸根）時，能夠提高水溶性，從而提高易褪色性。Kuhn和Brendle的目的都在于通過制備溶解性更好的染料化合物來增強易褪色性，然而，在染料部分中存在有強酸性增溶基團（如磺酸）實際上提高了染料對底物的親和性（染料的直染性(substantivity)），從而限制了染料的易褪色性。

染料分子（“生色團”）為含有一個或多個具有離域p-軌道電子體系的芳環的芳香族化合物。給定芳環的離域電子體系將最大程度地吸收某一特征波長λ_max的電磁輻射。例如，獨立的苯環將最大程度地吸收波長λ_max為254nm的電磁輻射，該波長位于電磁光譜的紫外光（UV）部分。由于人眼不能感知UV輻射，因此液態苯看上去是無色的。另一方面，堿形式的酸堿指示劑甲基橙（其為含有通過N=N鍵相連的兩個苯環的偶氮苯）的λ_max為440nm，該波長落入電磁光譜（390-750nm）的可見光范圍內。在可見光譜中440nm波長的光（藍光）被除去時，就會觀察到補償色（黃色），因此，堿性甲基橙看上去是黃色的。

苯和偶氮苯是具有交替的單共價鍵和雙共價鍵共軛體系的有機化合物的例子。共軛體系的共軛延伸范圍越大（即交替單雙鍵的數目越大），化合物的電磁吸收峰值波長λ_max就會越長。其原因在于：由于共軛產生了重疊的p-軌道體系，因此π電子離域的程度隨著共軛程度的增加而增加。隨著離域程度的增加，π（成鍵）軌道和π^*（反成鍵）軌道之間的能量差就會變小。通過π電子躍遷到π^*軌道而吸收的光子能量E與該光子的波長有關，這通過表達式E=hc/λ（其中，h為普朗克常數，并且c為光速）來表示，所以，增加π電子的離域程度會使得電磁吸收峰值波長變長。因此，共軛體系的擴展往往會使峰值吸收波長λ_max向可見光譜的紅色端移動，這導致在觀察與染料化合物相關的顏色時，顏色補償性地向光譜的紫色端移動。

除了單/雙鍵共軛體系的延伸范圍，在染料分子中存在有具有孤對電子的官能團或取代基也能增加染料化合物中的電子離域程度，這是因為這些非鍵合的n電子也能被觸發而以較低的躍遷能水平（與可見光范圍內的電磁波長相關）躍遷到π^*軌道。孤對電子通常存在于諸如-OH、-NH₂、-NHR、-NR₂和-SH（其中R為烷基或芳基）這樣的基團中的O、N或S原子中。

生色團是染料分子中含有其生色部分的那一部分，所述生色團具有在共軛芳環之間共享的離域π電子。重要的生色官能團為-N=N-（偶氮基）、-C=C-（乙烯基）、-C=O-（羰基）、-C=N-（氨基）、-O=N-O-（硝基）。顏色的強度取決于這些生色基團的數目。例如，由于苯沒有生色團，因此苯是無色的，但是由于硝基苯中存在有生色的硝基，因此，硝基苯分子看上去是淺黃色的。