[发明专利]一种分散大红染料S-BWFL的高分子化方法

说明书

本发明是关于一种分散大红染料S‑BWFL的高分子化方法。合成一种含有分散大红偶氮基团和叔胺结构的两亲性化合物，可作为自由基聚合的引发剂使用，其叔胺能在常温下与过硫酸钾发生氧化还原反应，多次产生活性自由基，在水/油界面上既可以引发油溶性单体氯乙烯聚合，也可以引发水溶性单体丙烯酸β‑羟乙酯聚合，从而实现分散大红染料S‑BWFL高分子化的目的，这种模式可以使功能化与聚合反应互不干扰，操作自由度大，产物种类多，聚合反应条件温和，不用有机溶剂和乳化剂，符合绿色化学的要求。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料合成技术领域，尤其是一种分散大红S-BWFL染料的高分子化制备技术，通过该新的合成技术可将分散大红染料分子引入到聚烯烃类高分子材料中，从而产生一类新的功能高分子材料及其相关的应用技术。

背景技术

聚烯烃是一类非常重要的通用高分子材料，是由若干种烯烃单体通过自由基聚合而形成，针对不同的用途，依据单体共聚合技术实现结构可调，因而应用广泛。引发剂在高分子材料制备中是必不可少的，通常的引发剂是一类能产生自由基的化合物，如油溶性的过氧类、偶氮类引发剂以及水溶性的过硫酸盐等，引发剂的使用必须要与具体的聚合反应环境相配合，传统上认为，一种引发剂只对应某一类的聚合反应，引发剂的结构与功能相对来说比较简单。如果对引发剂的结构和功能进行设计和改造，完全可以使自由基聚合反应发挥出更强的功能，所获得的聚合物材料具有更大的应用价值。

分散染料是一类分子比较小，结构上不带水溶性基团的染料。分子中虽含有极性基团(如羟基、氨基、羟烷氨基、氰烷氨基等)，仍属非离子型染料。这类染料后处理要求较高，通常需要在分散剂存在下经研磨机研磨，成为高度分散、晶型稳定的颗粒后才能使用，所以分散染料的染液为均匀稳定的悬浮液。分散染料的主要用途是对化学纤维中的聚酯纤维、醋酸纤维以及聚酰胺纤维(锦纶)进行染色，由于聚酯纤维具有疏水性强、结晶和整列度高、纤维微隙小和不易润湿膨化等特性，要使染料以单分子形式顺利进入纤维内部完成对涤纶的染色，按常规方法是难以进行的，需采用载体法、高温高压法和高温热溶法等染色方法。这些方法利用了不同的条件使纤维膨化，纤维分子间的空隙增大，同时加入助剂以提高染料分子的扩散速率，使染料分子不断扩散进入被膨化和增大的纤维空隙，而与纤维由分子间引力和氢键固着，完成对涤纶的染色。将偶氮染料引入到高分子结构中就成为高分子染料，它比小分子染料更加稳定，不易脱落，更容易与其它材料复合，因而具有更为广泛的应用价值。一种改造方法是将染料分子变成可聚合的单体，并与其它的烯烃单体发生共聚，但这种方法成本高，容易影响关键的聚合反应，其适应性与多样性较差。

本发明的解决方法是以开发功能性引发剂为基本出发点来制备功能性聚合物，而不是将功能分子改造成单体，这样做的好处在于功能化与聚合反应互不干扰，大大提高了适应性与可操作性。本发明的关键是要获得如图1所示的功能性引发剂，它不但含有功能性的偶氮染料基团，而且本身具有水、油两亲性的特点，能够定位在水相与油相的界面，这样所产生的自由基既能使水相中的单体聚合又能使油相中的单体聚合，其高分子化的局限性被打破，通过改变单体的种类就可以获得各种功能性聚合物，其高分子化的范围大大扩展，因而更能适应各种应用需要。

本发明所提供的引发剂是利用氧化还原反应来产生自由基，其引发聚合反应的机制如图2所示，其中的还原剂是有机叔胺结构，氧化剂为外加的水溶性的K₂S₂O₈，该引发剂单独存在时不会有引发功能，一旦将它与K₂S₂O₈放在一起就可以在常温下发生氧化还原反应，氮原子失去一个电子变成阳离子自由基，然后通过分子内电荷转移在相邻碳原子上电离出氢离子，形成碳自由基，氮原子被还原后还可以重复氧化，直到相邻碳原子上的氢原子被全部取代，所以这种引发剂可以多次产生自由基。所产生的界面自由基既能引发油相的聚合反应，也能引发水相的聚合反应，通过控制单体的用量就可以调节功能分子的稀释程度，这种聚合方式具有非常大的自由度，因而具有很强的适应性，是一种真正意义上的高分子化。并且这种聚合方式完全符合绿色化学的标准一常温反应能耗低、无有机溶剂、无其它表面活性剂。