[发明专利]用于织物和纸染色的新型可持续发展范围的硫化染料

说明书

硫化染料通常已知用于为织物纤维素材料或纤维素纤维与合成纤维的共混物染色。颜色的范围包括黑色、蓝色、橄榄色和棕色，但是色度相比于其它染料类别较为阴暗。第一种硫化颜料在1873年通过加热包含纤维素的有机材料，例如木材锯末、腐殖质、麦麸、废棉和废纸与碱金属硫化物和多硫化物而制得(Brit.Pat.1489；E.Croissant和L.M.F.Bretonniere，Bull.Soc.Ind.Mulhouse44，465(1874))。

根据Brit.Pat.1489，进行所述加热而无任何中间体并且在与硫化物接触之前无预备的制备或转化。然而，据报道这些染料色暗且吸湿，具有不良颜色，有毒并且具有不良气味(Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，Sulfur Dyes，第1-22页，Wiley Online Library，2000年12月4日出版)。

目前公知可以通过混合硫、硫化物和/或多硫化物与不同的详细定义的有机芳族化合物并且在高温下使这些混合物反应从而获得一组颜色，如一些棕色、橄榄色、灰色、橙色和黄色。这些原材料来自不同的苯衍生物，最重要的为：氨基化合物例如间苯二胺、间甲苯二胺、对甲苯胺、苯胺、对苯二胺；氨基-硝基化合物例如对硝基苯胺、氨基-硝基甲苯；酚化合物例如β-萘酚、对氨基酚、氢醌。

目前使用的所有这些有机化合物都来自石油芳族化学，并且其中大多数被认为是毒理学有害的，其中一些还是潜在致突变的和致癌的。

此外，石油化学显著促进全球变暖，另外，为了商业化和用于整个染料制造工业而纯化这些中间体所必需的化学操作需要大量能源并且也产生额外的副产物。

目前的另一生态学概念是种植真正的染料植物。然而这将需要约一亿吨染料植物来为全世界的棉和羊毛染色。估计种植所需的地面为大约一亿公顷至两亿公顷，这占全球谷物量(effort)的10至20%。这种单一种植的影响对于自然界来说将是灾难性的。

林业和农业中的人类作物活动产生大量植物废料。这些来自林业和农业作物的废料体现为成千上万吨被称为“生物质”的天然植物产物，所述“生物质”在某些情况下可被用作能量燃料，在其它情况下作为废料丢弃。

本发明的目的是开发一种制造体系，所述制造体系能够评价和将这些“生物质”产物的一部分转化成着色剂。

这些着色剂应具有对织物和纸，优选纤维素纤维的亲和力，具有通常良好的牢固度性质，例如湿、摩擦和光照牢固度。然而，本发明最大的关注点和主要特征来自如下事实：相比于目前已知的石油芳族化学过程，所述植物生物质由此在环境的可持续发展性方面协调，避免使用芳族毒性化合物，并且减少CO₂的产生。

令人惊讶地发现该目的可以通过将经预处理的植物生物质(特别是废料生物质)转化成硫化染料水溶液来实现。

由于该原因，现在将这些染料命名为“EARTH-颜色-S”。

-“EARTH”是因为该词描述了用作起始原材料的生物质的来源，并且也因为所获得的染料的色光符合大地固有的颜色。

-“颜色”是因为最终获得的产物具有染色性质。

-“S”是因为在合成中使用从而形成最终的聚合着色剂的其它成分基本上为硫、硫化物和/或多硫化物。

这种来自使用天然植物废料的染料可以被认为是“可持续发展的染料”。

本发明的主题是用于制造着色剂的方法，包括如下步骤

(i)提供植物生物质，优选废料生物质，更优选来自工农业废料的生物质；

(ii)用含水酸性介质预处理所述植物生物质；

(iii)中和经预处理的植物生物质和/或将经预处理的植物生物质以滤饼的形式分离；

(iv)混合在(iii)中获得的经预处理的植物生物质与硫化剂，所述硫化剂选自硫、硫化物、多硫化物及其组合；

(v)加热所述混合物至120至350℃之间的温度达至少2小时；

(vi)将在步骤(v)中获得的混合物溶解在含水介质中并任选除去未溶解的固体颗粒。

(i)原则上，生物质可以是任何种类的植物产物，特别来自林业或农业作物活动或来自海洋源的植物产物。难以用化学术语限定所有这些植物产物，但是可以粗略地划分为如下几组：