低壓無水染色體系中發色母體對分散染料染色性能的影響

俞順杰 張紅娟 裴劉軍 王際平

摘要：

滌綸傳統水浴染色存在高耗水、高排放和高污染的技術難題，以高沸點、非極性的十甲基環五硅氧烷（D5）為染色介質可以實現分散染料在低壓條件下對滌綸織物染色。為了研究該體系中發色母體對分散染料染色性能的影響，文章分別以鄰氰基對硝基苯胺、3-氨基-5-硝基苯并異噻唑為重氮組分，N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺為偶合組分，合成了分散染料D-1（偶氮結構）和D-2（雜環結構）。選用D-1、D-2和C.I.分散紅177在低壓無水染色體系中對滌綸織物染色，探究了發色母體及促染劑與染料在染色介質中的溶解度、染色性能的關系。結果表明，在無促染劑時，以鄰氰基對硝基苯胺為重氮組分的D-1的溶解度最低為0.081 g/L，上染率最高為95%;隨著促染劑質量分數的增加，D-1的溶解度及上染率變化較小，而D-2和C.I.分散紅177的溶解度明顯降低，上染率提高15%;發色母體對染色織物的各項色牢度無顯著影響，且均可達到4級或以上。

關鍵詞：

低壓無水染色;十甲基環五硅氧烷（D5）;滌綸織物;發色母體;溶解度;上染率;促染劑

中圖分類號： TS190.5

文獻標志碼： A

文章編號： 10017003（2022）02001708

引用頁碼： 021103

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2022.02.003（篇序）

收稿日期： 20210705;

修回日期： 20211219

基金項目： 上海市青年科技英才揚帆計劃項目（21YF1416000）;浙江省清潔染整技術研究重點實驗室開放項目（QJRZ1901）;新疆生產建設兵團科技局重大項目（2019A0001）

作者簡介： 俞順杰（1996），男，碩士研究生，研究方向為非水介質染色。通信作者：張紅娟，講師，hjz@sues.edu.cn。

滌綸織物具有堅牢耐用和抗皺免燙的優點，廣泛應用于紡織服裝行業。滌綸傳統水浴染色時，需要加入大量分散劑來保證分散染料在染液中均勻分散;同時，為了防止滌綸纖維中酯鍵和分散染料發生堿性水解，需要加入大量酸來調節染液pH值在4.3～5.6內;并且染色后為了充分洗去滌綸織物表面浮色又需要進行還原清洗，耗用較多的保險粉、堿劑及水，最終大量的有色廢水和化學助劑被排放，導致生態環境被嚴重破壞[1]。因此，新型綠色染整技術開發是當下印染行業可持續發展的關鍵。

近年來，許多新型染色技術得到了研究和發展，比如氣流染色技術[2]、泡沫染色技術[3]和非水介質染色技術等[4-5]，但是氣流染色存在容易產生色花、洗缸難、染深色織物色牢度低等缺點，而泡沫染色存在勻染性差的問題，如何將泡沫均勻施加在織物表面一直是該技術發展的瓶頸。早期的非水介質染色技術研究較多的是有機溶劑染色和超臨界二氧化碳流體染色[6]，前期報道的有機溶劑多數容易揮發，有些還存在易燃、易爆、有毒的問題，無法滿足清潔生產的需求而逐漸被淘汰。作為染色介質的超臨界二氧化碳雖然比有機溶劑生態環保，但是該技術需要在超高壓下才能完成對纖維的染色，存在安全隱患，再加上染色設備昂貴，極大程度上限制了超臨界二氧化碳流體染色技術的發展[7-8]。

D5對人體和環境都無毒無害，是生態環保友好型的有機溶劑，普遍應用在護膚品和洗滌行業中[9-10]。因D5獨特的優點，2007年以后王際平等[9]原創性地開發了以D5為染色介質的非水介質染色關鍵技術，不僅可以實現水溶性染料[11]對親水纖維染色的高固著率[12]，還可以實現分散染料在低壓條件下對合成纖維的染色[13]。目前偶氮型分散染料因制造簡便、價格低廉、色譜齊全、色牢度較好等優點，已經廣泛應用于滌綸纖維的著色。而分散染料的染色性能除了與染色條件有關外，主要取決于分散染料母體結構及取代基團。目前D5染色體系中關于取代基對分散染料染色性能影響的報道較多，并且高媛媛[14]已經證明分散染料在D5中的溶解度與上染率存在一定的反比例關系，但關于低壓無水染色體系中發色母體與染色性能的關系還未系統研究。本文通過改變分散染料的重氮組分，合成具有不同發色母體的分散染料，探究分散染料發色母體對低壓無水染色體系中分散染料的溶解度、上染率、提升力和色牢度的影響，進一步研究染浴中不同促染劑的質量分數對分散染料的溶解度和上染率的影響，為低壓無水D5染色體系專用分散染料的開發提供理論指導，從而推動印染行業生態可持續發展。

1 實 驗

1.1 材料和儀器

1.1.1 材 料

100% PET的滌綸織物（海寧萬紫千紅印染有限公司），工業級D5（藍星化工新材料股份有限公司），工業級皂片（上海市紡織工業技術監督所），工業級C.I.分散紅177（浙江宇昊化工科技有限公司），鄰氰基對硝基苯胺、3-氨基-5-硝基苯并異噻唑、N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺（湖北永闊科技有限公司）和亞硝酸鈉、亞硝酰硫酸、無水乙醇、濃鹽酸、濃硫酸、氫氧化鈉、乙醇，二甲基亞砜（DMSO）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）均為分析純（上海泰坦科技股份有限公司），促染劑為蒸餾水。

1.1.2 儀 器

UV-2600紫外-可見分光光度計（日本島津），YP color-tech可調向式打色機（上海千立自動化設備有限公司），SW-24C耐洗色牢度試驗機（寧波紡織儀器廠），Y571耐摩擦色牢度儀（萊州元茂儀器有限公司），Datacolor 800測色配色儀（德塔顏色商貿上海有限公司），Waters e2695高效液相色譜儀（Waters公司），Nicolet iS 10紅外光譜儀（美國Thermo fisher），BRUKER

AVANCE 400核磁共振儀（瑞士Bruker公司）。

1.2 方 法

1.2.1 染料的合成

為了研究發色母體對分散染料染色性能的影響，本文通過改變C.I.分散紅177結構中重氮組分的結構，分別以鄰氰基對硝基苯胺、3-氨基-5-硝基苯并異噻唑為重氮組分，N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺為偶合組分，合成了分散染料D-1（偶氮結構）和D-2（雜環結構）。

為了與染料C.I.分散紅177對比，染料D-1和D-2作為合成染料，本文首先驗證了合成染料D-1和D-2的純度和結構的正確性，然后分別利用HPLC測定兩只染料的純度分別為95.42%和73.23%，化學式如圖1所示。

通過重氮化和偶合反應制備D-1和D-2，具體合成路線如圖2所示。

1） 重氮化反應：

染料D-1：將0.01 mol（1.63 g）鄰氰基對硝基苯胺加入到燒杯中，加入約10 mL水攪拌30 min至均勻分散，然后加入約4.65 g質量分數為36.5%的濃鹽酸，將混合物在冰浴條件下冷卻到0 ℃，緩慢滴加含質量分數為30%的NaNO2（含0.7 g）水溶液，攪拌條件下進行重氮化反應，當將一滴重氮鹽滴入冰水中呈均勻分散狀態，即為反應終點。

染料D-2：將0.01 mol（1.95 g）3-氨基-5-硝基苯并異噻唑加入到5 mL濃硫酸中，在25～30 ℃下攪拌、完全溶解后，逐滴加入質量分數為40%的3.175 g亞硝酰硫酸，維持在此溫度下進行重氮化反應，當將一滴重氮鹽滴入冰水中呈均勻分散狀態，即為反應終點[15]。反應完全后加入氨基磺酸除去多余的亞硝酸，備用[16]。

2） 偶合反應：

染料D-1與D-2的偶合反應相似。以染料D-1為例，將0.01 mol N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺的醋酸溶液（50%）465 g配置成質量分數為27%的醋酸水溶液，并加入適量的乙醇稀釋，在0～5 ℃條件下將1）中制備得到的重氮鹽緩慢滴入到偶合組分中，0.5 h滴加完畢后控制溫度10～15 ℃，攪拌反應6～8 h，用H酸檢測反應終點[17]，整個反應中保持偶合組分微過量。偶合反應結束后，用質量分數為20%的NaOH水溶液將偶合液的pH值調節至5～6[16]。

3） 抽濾、提純：

將2）中制備的偶合液迅速倒入布氏漏斗中進行抽濾，用蒸餾水反復洗滌濾餅至濾液澄清，再將產物均勻分散于水中抽濾、洗滌，重復多次直至水洗液接近無色。將得到的產物加入乙醇中，在65 ℃下加熱約30 min，趁熱過濾，再將濾液迅速冷卻，析出晶體后抽濾，水洗，烘干[18]。D-1和D-2的產率分別為80.04%和88.30%。

1.2.2 染色工藝

基于團隊前期研究的最佳升溫速度和保溫時間[13]，按染料質量分數為0.5%稱取一定量的分散染料到染杯中，按浴比1︰20在染杯中加入40 mL D5介質。在室溫條件下將2 g滌綸織物浸于染液中，先以6 ℃/min升溫至80 ℃，再以3 ℃/min升溫至140 ℃，在140 ℃下恒溫染色60 min，再降溫至60 ℃。染色完成后，采用40 mL D5（浴比1︰20）在80 ℃下洗滌15 min，重復2次，在室溫下干燥，染色工藝曲線如圖3所示[19]。

1.3 染色性能測試

1.3.1 分散染料標準曲線繪制

精準稱取分散染料，以DMSO為溶劑配置分散染料溶液，利用紫外-可見分光光度計測定各染料溶液在可見光380～780 nm的吸光度，利用染料質量分數與吸光度值繪制三只染料的標準曲線圖。

1.3.2 染料的溶解度

將1 g染料加入到盛有150 mL D5介質的密閉染杯中，配置成過飽和溶液，并加入0、5%、15%、25%、35%的促染劑，分別在溫度110、120、130、140 ℃下使用可調向式打色機加熱攪拌30 min，保證達到固液平衡狀態。然后快速從上清液中吸取一定量的溶有染料的D5溶液，用二甲基亞砜萃取染料，測其吸光度，根據1.3.1得到的染料標準曲線計算分散染料在D5中的溶解度[20]。

1.3.3 染料的上染速率曲線

按照圖3染色工藝，采用分散染料對滌綸進行染色，洗滌步驟重復2次，收集染色殘液和洗滌液。利用30 mL DMSO將染料從D5中萃取出來，吸取一定量的DMSO萃取溶液于容量瓶中定容，測試該溶液的吸光度并記錄。根據式（1）計算出染料在不同時間段（15、30、45、60、75、90、105 min）對滌綸織物的上染率，通過時間和上染率繪制上染速率曲線圖。

E/%=1-C1V1C0V0×100（1）

式中：E是上染率，C0、C1分別是染色前和染色后染料的質量分數，V0、V1分別為染色前和染色后液體的體積。

1.3.4 染料的提升力曲線

采用分散染料質量分數為0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、09%，按照圖3染色工藝對滌綸織物染色，染色后洗滌、烘干。采用Datacolor 800測定染色織物的K/S值，按照染料質量分數和K/S值的關系繪制出染料提升力曲線[21]。

1.3.5 促染劑對分散染料染色性能的影響

按照圖3染色工藝，分別在D5染浴中加入相對織物質量分數為0、5%、15%、25%、35%的促染劑，按照1.3.2和1.3.3所述方法測定染料的溶解度和上染率[22]。

1.3.6 染色織物的牢度性能與勻染性的關系

耐皂洗色牢度按照ISO 105-C10：2006，MOD《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》的方法測定，耐摩擦色牢度按照ISO 105-X12：2001，MOD《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》的方法測定。染色織物的勻染性通過隨機測定織物上20個部位的K/S值，并由式（2）（3）計算得到顏色標準差（σ）來進行評估[23]。

σ=∑ni=1[（K/S）i，λ-（K/S）λ]2n-1（2）

（K/S）λ=1n∑ni=1（K/S）i，λ（3）

式中：n為測試次數，i=1，2，…，20;λ為分散染料的最大吸收波長，nm;（K/S）i，λ是每個測試位置的K/S值。

2 結果與分析

2.1 發色母體對分散染料可見光吸收性能的影響

將具有不同發色母體的三只分散染料溶解于DMF中，采用UV-2600紫外分光光度計測定染料溶液在可見光區的吸收曲線，如圖4所示。

由圖4可知，以2-氨基-6-硝基苯并噻唑為重氮組分的C.I.分散紅177和以鄰氰基對硝基苯胺為重氮組分的D-1的最大吸收波長分別為530 nm和512 nm，而以3-氨基-5-硝基苯并異噻唑為重氮組分的染料D-2最大吸收波長發生了明顯的紅移，為585 nm，最終呈現為紫色，這主要歸因于重氮組分變化后，染料分子共軛體系的電子離域程度增加。

2.2 發色母體對分散染料在D5中溶解度的影響

染料的上染率與其在D5介質中的溶解度密切相關，而溶解度的大小又受染料分子結構的影響。因此，本文研究了不加促染劑時，不同溫度下（110、120、130、140 ℃）具有不同發色母體的分散染料在介質中的溶解度曲線，如圖5所示。在相同溫度下，溶解度最高的染料是D-2，其次是C.I.分散紅177，D-1的溶解度最低，隨著染色介質D5溫度的增加，三只分散染料的溶解度均隨之增加，但在110～140 ℃內，溶解度最高的D-2增幅最大，染料D-1溶解度增幅最小，這表明可以通過改變發色體結構有效調控染料在D5介質中的溶解度[24]。D-1溶解度低的主要原因是其重氮組分上的氰基增加了染料分子的極性，根據相似相溶原理，帶氰基的D-1在非極性的D5介質中的溶解度較低。

2.3 發色母體對分散染料上染速率的影響

上染速率可以反映染料與纖維之間的親和力，通常上染速率快，表明染料與纖維之間吸附結合的能力高，但是結合能力過高又會降低染色織物的勻染性能。本文在不加促染劑的條件下研究了母體結構對分散染料在D5中的上染速率曲線的影響，結果如圖6所示。在染色時間為15 min時，染色溫度為90 ℃，此時的溫度略高于滌綸纖維的玻璃化轉變溫度，滌綸纖維大分子鏈段運動緩慢，三只分散染料在滌綸纖維上的上染率相差不大;隨著時間延長，溫度進一步升高，滌綸纖維大分子鏈段劇烈運動，分子間空隙增大，擴散空間阻力減小，分散染料分子更容易擴散進入纖維內部，上染率隨之升高，且在相同染色時間下D-1的上染率最高并上染最快。而C.I.分散紅177和D-2的上染率較為接近，且遠低于D-1。分散染料對滌綸纖維的染色過程可認為是染料分子在D5介質和滌綸纖維間的分配過程[20]，由于D-1在D5中的溶解度較低，即染料不易分配在染色介質中，所以染料分子更容易分配在滌綸纖維上。當染色時間為30 min時，染色溫度已達到140 ℃，染料上染率明顯增加，這是因為此時纖維分子鏈段運動而形成的瞬間空隙進一步增大，有利于染料向纖維內部擴散[25]，但上染速率逐漸降低，最終上染率趨于平衡值。

2.4 發色母體對分散染料提升力的影響

提升力是評價染料染色深度的重要指標，在不加促染劑的情況下，提升力曲線如圖7所示。當染料質量分數從0.1%增加到0.9%時，染色織物K/S值迅速增大，染料質量分數繼續增大到3%時，C.I.分散紅177和D-1在染色滌綸織物上的K/S值略微增加，而D-2染色織物的K/S值無明顯增加，表明此條件下染料在滌綸織物上已達到飽和吸附。繼續增加染料質量分數到5%時，經C.I.分散紅177染色的滌綸織物K/S值略微增加，而D-1和D-2的無明顯增加。在低質量分數時，三只染料提升力順序為D-2>D-1>C.I.分散紅177;在高質量分數時，以2-氨基-6-硝基苯并噻唑為重氮組分的C.I.分散紅177的提升力較大，適合染深色。

2.5 促染劑對分散染料溶解度和上染率的影響

在D5染色體系中，通過添加適量的促染劑可以明顯提高分散染料的染色深度[24]。因此，本文研究了不同質量分數的促染劑對不同發色母體的分散染料在D5介質中溶解度和上染率的影響，如圖8所示。隨著D5介質中促染劑質量分數的增加，D-1的溶解度僅有小幅度變化，而D-2和C.I.分散紅177的溶解度明顯降低，這說明溶解度高的染料D-2和分散紅177對促染劑的依賴性比較大。同時，隨著促染劑質量分數從0增加到25%，分散紅177和D-2對滌綸織物的上染率明顯提高，這是由于分散染料在D5介質中的溶解度較大，染料對滌綸纖維的親和力較低，導致染料上染率偏低;加入水后，通過增塑作用降低了聚酯纖維的玻璃化轉變溫度，且使得分散染料在溶液中具有更高的化學勢，較高的化學勢可以促進更多的染料分子向纖維表面移動，所以加入促染劑后，提高了染料上染率[26]。而以鄰氰基對硝基苯胺為重氮組分的染料D-1對滌綸織物的上染率提升程度微小，主要是因為D-1在D5中的溶解度受促染劑的影響較小。

2.6 染色織物顏色特征值、各項色牢度和勻染性

在不加促染劑的情況下測定染色織物的顏色特征值、各項色牢度和勻染性，三只染料的染色織物顏色特征值、色牢度和勻染性如表1所示。由表1可見，D-1的染色織物的L*值最大，染色織物表觀深度最低;C.I.分散紅177的染色織物的L*值其次，而D-2的染色織物的L*最小，染色織物的顏色偏暗，表現為紫色。同時，隨著重氮組分的變化，染料分散紅177、D-1和D-2的a*和b*值依次降低，即染色織物綠光和藍光增加，尤其是染料D-2。由表1還可見，三只染料的耐干、濕摩擦色牢度均可以達到4級或以上，但C.I.分散紅177和D-1的耐摩擦色牢度略低于D-2;三只染料的耐皂洗色牢度均達4級或以上，說明具有較好的耐皂洗色牢度，主要是因為高溫下強烈的布朗運動使得染料分子較好地固著到了纖維內部，這也表明分散染料發色母體的改變不會降低染料的染色色牢度。同時，三只分散染料染色織物的σ值均小于0.5，說明具有較好的勻染性。

3 結 論

以C.I.分散紅177的化學結構為基礎，本文分別以鄰氰基對硝基苯胺、3-氨基-5-硝基苯并異噻唑為重氮組分，N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺為偶合組分，合成了分散染料D-1和D-2。在D5染色體系中，D-1的溶解度最低，上染率最高，對促染劑的依賴性最小;溶解度最高的是D-2，其對滌綸織物的上染率最低，對促染劑的依賴性最大。在染料質量分數大于3%時C.I.分散紅177在滌綸織物上的提升力最好。三只分散染料的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度均達到4級或以上，故發色母體的改變不會顯著影響染料的勻染性和染色織物的色牢度。

《絲綢》官網下載

中國知網下載

參考文獻：

[1]江婷婷， 侯愛芹， 鄭昌武， 等. 滌綸織物的雜環苯并噻唑染料堿性短流程染色[J]. 印染， 2021， 47（2）： 17-22.

JIANG Tingting， HOU Aiqin， ZHENG Changwu， et al. Shortened alkaline dyeing of polyester fabric using heterocyclic benzothiazole dyes[J]. China Dyeing and Finishing， 2021， 47（2）： 17-22.

[2]黃坤民， 蔣家云. 氣流染色的操作技術[J]. 染整技術， 2010， 32（12）： 41-42.

HUANG Kunmin， JIANG Jiayun. Operational of air flow dyeing[J]. Textile Dyeing and Finishing Journal， 2010， 32（12）： 41-42.

[3]ONDREY G. Foam-dyeing process cuts water and chemicals in denim production[J]. Chemical Engineering， 2018， 125（1）： 6.

[4]ZHANG Z， SUN F Y， LI Q L， et al. Establishment of the predicting models of the dyeing effect in supercritical carbon dioxide based on the generalized regression neural network and back propagation neural network[J]. Processes， 2020， 8（12）： 1631.

[5]費良， 殷允杰， 王潮霞. 新型泡沫染色技術[J]. 印染助劑， 2020， 37（11）： 1-4.

FEI Liang， YIN Yunjie， WANG Chaoxia. Novel foam dyeing technology[J]. Textile Auxiliaries， 2020， 37（11）： 1-4.

[6]WANG Qing， ZHOU Weitao， DU Shan， et al. Application of foam dyeing technology on ultra-fine polyamide filament fabrics with acid dye[J]. Textile Research Journal， 2019， 89（23/24）： 4808-4816.

[7]RAKHSHAEE R， DARVAZEH J. Studying role of air bubbles on suspension of hematite particles with three size ranges in plug flow reactor to improve dyes photo degradation compared to conventional packed bed photo reactors[J]. Journal of Hazardous Materials， 2018， 356： 61-72.

[8]ELMAATY A T， ELSISI H， NEGM I. Dyeing characteristics of polypropylene fabric dyed with special disperse dyes using supercritical carbon dioxide[J]. Fibers and Polymers， 2021， 22（5）： 1314-1319.

[9]WANG Jiping， CHENG Wenqing， GAO Yuanyuan， et al. Mechanism of accelerant on disperse dyeing for PET fiber in the silicone solvent dyeing system[J]. Polymers， 2019， 11（3）： 520.

[10]SALEEM M A， PEI L J， SALEEM M F， et al. Sustainable dyeing of nylon with disperse dyes in Decamethylcyclopentasiloxane waterless dyeing system[J]. Journal of Cleaner Production， 2020， 276（1）： 123258.

[11]LIU Jinqiang， MIAO Huali， LI Shenzheng. Non-aqueous dyeing of reactive dyes in D5[J]. Advanced Materials Research， 2012， 441： 138-144.

[12]沈吉芳， 裴劉軍， 朱磊， 等. 硅基非水介質染色體系中無機鹽對活性染料吸附動力學的影響[J]. 浙江理工大學學報（自然科學版）， 2021， 45（2）： 172-177.

SHEN Jifang， PEI Liujun， ZHU Lei， et al. The influence of inorganic salts on the adsorption kinetics of reactive dyes in silicon-based non-aqueous dyeing system[J]. Journal of Zhejiang Sci-Tech University （Natural Science Edition）， 2021， 45（2）： 172-177.

[13]LI Shenzheng， LIU Jinqiang， LI Yongqiang， et al. Study on the dyeing of PET fiber with disperse dyes in D5 media[J]. Advanced Materials Research， 2011， 331： 334-337.

[14]高媛媛. 分散染料在硅基非水介質中的染色性能研究[D]. 杭州： 浙江理工大學， 2018.

GAO Yuanyuan. Study on Dyeing Properties of Disperse Dyes in Silicon-Based Nonaqueous Media[D]. Hangzhou： Zhejiang Sci-Tech University， 2018.

[15]RAJU P， GISU H， HYORIM K， et al. Synthesis of azo and anthraquinone dyes and dyeing of nylon-6， 6 in supercritical carbon dioxide[J]. Journal of CO2 Utilization， 2020， 38： 49-58.

[16]許元吉. 雜環偶氮分散染料的制備與性能[D]. 大連： 大連理工大學， 2016.

XU Yuanji. The Synthesis and Performance of Heterocyclic Azo Disperse Dyes[D]. Dalian： Dalian University of Technology， 2016.

[17]FANG Shuaijun， FENG Gaofeng， GUO Yuqiu， et al. Synthesis and application of urethane-containing azo disperse dyes on polyamide fabrics[J]. Dyes and Pigments， 2020， 176： 108225.

[18]EL-APASERY M， YASSIN F， EL-AZIM M A， et al. Synthesis and characterization of some disperse dyes based on enaminones[J]. Journal of Textiles Coloration and Polymer Science， 2020， 17（1）： 1-5.

[19]翟世雄， 蔡再生， 吳軍玲. 滌錦織物以D5為介質無水生態染色[J]. 國際紡織導報， 2018， 46（12）： 34-37.

ZHAI Shixiong， CAI Zaisheng， WU Junling. Non water ecological dyeing of polyester and cotton fabric with D5[J]. Melliand China， 2018， 46（12）： 34-37.

[20]黃鏡銘， 張紅娟， 裴劉軍， 等. 低壓無水染色體系中N-氰乙基對分散染料染色性能的影響[J]. 印染， 2021， 47（4）： 1-5.

HUANG Jingming， ZHANG Hongjuan， PEI Liujun， et al. Effect of N-cyanoethyl group on dyeing properties of disperse dyes in low pressure waterless system[J]. China Dyeing and Finishing， 2021， 47（4）： 1-5.

[21]章美忠， 顧偉娣， 阮靜波， 等. C.I.分散黃27性能研究[J]. 染料與染色， 2020， 57（4）： 40-43.

ZHANG Meizhong， GU Weidi， RUAN Jingbo， et al. Study on the performance of C.I. Disperse Yellow 27[J]. Dyestuffs and Coloration， 2020， 57（4）： 40-43.

[22]劉娟娟， 裴劉軍， 吳雪原， 等. 活性染料在硅基非水介質中增溶性能的研究[J]. 浙江理工大學學報（自然科學版）， 2016， 35（5）： 643-647.

LIU Juanjuan， PEI Liujun， WU Xueyuan， et al. Study on solubilization property of reactive dyes in silicon-based non-aqueous medium[J]. Journal of Zhejiang Sci-Tech University（Natural Science Edition）， 2016， 35（5）： 643-647.

[23]羅雨霓. 靛藍染料在硅基非水介質染色體系中耐摩擦色牢度的研究[D]. 杭州： 浙江理工大學， 2020.

LUO Yuni. Study the Rubbing Fastness of the Indigo Dyes in Silicone Non-Aqueous Media Dyeing System[D]. Hangzhou： Zhejiang Sci-Tech University， 2020.

[24]姜楠， 裴劉軍， 朱磊， 等. 滌/棉混紡織物在硅基介質中的染色工藝優化[J]. 浙江理工大學學報（自然科學版）， 2021， 45（2）： 164-171.

JIANG Nan， PEI Liujun， ZHU Lei， et al. Optimizing the dyeing process of terylene/cotton blended fabrics in a silicon-based non-aqueous medium[J]. Journal of Zhejiang Sci-Tech University （Natuel Science Edition）， 2021， 45（2）： 164-171.

[25]胡仁杰， 熊遠福， 趙瑩， 等. 二乙酸乙酯基系列分散染料合成及染色研究[J]. 湖南師范大學自然科學學報， 2020， 43（2）： 69-76.

HU Renjie， XIONG Yuanfu， ZHAO Ying， et al. Synthesis and performance of ethyl diacetate group disperse dyes[J]. Journal of Natural Science of Hunan Normal University， 2020， 43（2）： 69-76.

[26]AN Yuan， MIAO Junhua， FAN Jie， et al. High-efficiency dispersant-free polyester dyeing using D5 non-aqueous medium[J]. Dyes and Pigments， 2021， 190（1）： 109303.

Abstract：

Conventional polyester water bath dyeing process has problems of high-water consumption， high emission and high energy consumption. In recent years， non-aqueous medium dyeing system has become a research hotspot in the printing and dyeing industry. At present， the widely researched supercritical carbon dioxide dyeing technology cannot be adopted for large-scale industrial production because of the technical problems， such as ultra-high pressure and operation risk. Additionally， there are other new-type dyeing technologies， such as air flow dyeing and foam dyeing. However， air flow dyeing has disadvantages of easily producing color spots， difficulties in washing and poor hyperchromatic color fastness. And the level dyeing performance is poor for foam dyeing. Decamethylcyclopentasiloxane （D5） is a colorless， odorless and non-toxic organosilicon compound. Using D5 as a dyeing medium， polyester can be dyed by disperse dyes without dispersant and water， and without the steps of reduction clearing， etc. D5 can be recycled after dyeing to obtain the dyeing effect with zero discharge of sewage for dyeing polyester fabrics， which has a great potential of industrialization. However， high solubility and low dye uptake of disperse dyes in D5 will eventually cause a waste of dyes and make it difficult to recycle D5. Although it has been found in existing studies that the substituents in the molecular structures of dyes would affect the dyeing properties， the relationship between dye chromophore parent and dyeing properties has not been systematically studied.

Based on the molecular structure-activity relationship， disperse dyes D-1 and D-2 were synthesized by using 2-cyano-4-nitro aniline and 3-amino-5-nitrobenzoisothiazole as diazo components and N-cyanoethyl-N-acetoxyethyl aniline as the coupling components. The purity of synthesized dyes was measured by High Performance Liquid Chromatography （HPLC）， and the structure of the dyes was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy （FT-IR） and 1H Nuclear Magnetic Resonance Spectra （1H NMR）. D-1， D-2 and C.I. Disperse Red 177 with different chromophore parents were selected to dye polyester fabrics in D5 low pressure waterless dyeing system. The solubility and dye uptake of three disperse dyes in D5 were measured. The improvement capabilities of the three disperse dyes， the color fastness and level dyeing performance of the dyed fabrics were evaluated. Meanwhile， by adding dye promoters （water） with different percentages （o.w.f%） into the dye solution， the influence of dye promoters on the solubility and dye uptake of disperse dyes with different chromophore parents was further explored. It was found that when the dye coupling components were the same， the azo component changed from 3-amino-5-nitrobenzoisothiazole to 2-cyano-4-nitro aniline， and the solubility of the dye in D5 decreased from 0.169 6 g/L to 0.081 g/L， and the dye uptake increased by 12%. And the dyeing uptake of the two disperse dyes containing thiazole structures was similar. The solubility in D5 media decreased from 0.096 g/L to 0.035 g/L for C.I. Disperse Red 177 and decreased from 0.169 6 g/L to 0.111 5 g/L for D-2 with an increase of promoter concentration， and the corresponding dyeing uptake increased by 11% and 13%， respectively. However， the solubility of D-2 was slightly influenced by the dye promoter， and its dyeing uptake only increased by 1%. Compared with other two dyes， C.I. Disperse Red 177 showed the best capabilities in improving the properties of polyester fabric with an increase of dyes concentration from 0.1% to 5.0% （o.w.f）. The chromophores structures had no significant influence on color fastness， which reached grade 4 or above.

It is expected to provide a basis for developing special disperse dyes with high dye uptake and wide spectrum for D5 dyeing system and promote the sustainable development of printing and dyeing industry by studying the relationship between the chromophore parent and dyeing properties of disperse dyes.

Key words：

low pressure waterless dyeing; Decamethylcyclopentasiloxane （D5）; polyester fabric; chromophore parent; solubility; dye uptake; dyeing promoter