低压无水染色体系中发色母体对分散染料染色性能的影响

俞顺杰 张红娟 裴刘军 王际平

摘要：

涤纶传统水浴染色存在高耗水、高排放和高污染的技术难题，以高沸点、非极性的十甲基环五硅氧烷（D5）为染色介质可以实现分散染料在低压条件下对涤纶织物染色。为了研究该体系中发色母体对分散染料染色性能的影响，文章分别以邻氰基对硝基苯胺、3-氨基-5-硝基苯并异噻唑为重氮组分，N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺为偶合组分，合成了分散染料D-1（偶氮结构）和D-2（杂环结构）。选用D-1、D-2和C.I.分散红177在低压无水染色体系中对涤纶织物染色，探究了发色母体及促染剂与染料在染色介质中的溶解度、染色性能的关系。结果表明，在无促染剂时，以邻氰基对硝基苯胺为重氮组分的D-1的溶解度最低为0.081 g/L，上染率最高为95%;随着促染剂质量分数的增加，D-1的溶解度及上染率变化较小，而D-2和C.I.分散红177的溶解度明显降低，上染率提高15%;发色母体对染色织物的各项色牢度无显著影响，且均可达到4级或以上。

关键词：

低压无水染色;十甲基环五硅氧烷（D5）;涤纶织物;发色母体;溶解度;上染率;促染剂

中图分类号： TS190.5

文献标志码： A

文章编号： 10017003（2022）02001708

引用页码： 021103

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

收稿日期： 20210705;

修回日期： 20211219

基金项目： 上海市青年科技英才扬帆计划项目（21YF1416000）;浙江省清洁染整技术研究重点实验室开放项目（QJRZ1901）;新疆生产建设兵团科技局重大项目（2019A0001）

作者简介： 俞顺杰（1996），男，硕士研究生，研究方向为非水介质染色。通信作者：张红娟，讲师，hjz@sues.edu.cn。

涤纶织物具有坚牢耐用和抗皱免烫的优点，广泛应用于纺织服装行业。涤纶传统水浴染色时，需要加入大量分散剂来保证分散染料在染液中均匀分散;同时，为了防止涤纶纤维中酯键和分散染料发生碱性水解，需要加入大量酸来调节染液pH值在4.3～5.6内;并且染色后为了充分洗去涤纶织物表面浮色又需要进行还原清洗，耗用较多的保险粉、碱剂及水，最终大量的有色废水和化学助剂被排放，导致生态环境被严重破坏[1]。因此，新型绿色染整技术开发是当下印染行业可持续发展的关键。

近年来，许多新型染色技术得到了研究和发展，比如气流染色技术[2]、泡沫染色技术[3]和非水介质染色技术等[4-5]，但是气流染色存在容易产生色花、洗缸难、染深色织物色牢度低等缺点，而泡沫染色存在匀染性差的问题，如何将泡沫均匀施加在织物表面一直是该技术发展的瓶颈。早期的非水介质染色技术研究较多的是有机溶剂染色和超临界二氧化碳流体染色[6]，前期报道的有机溶剂多数容易挥发，有些还存在易燃、易爆、有毒的问题，无法满足清洁生产的需求而逐渐被淘汰。作为染色介质的超临界二氧化碳虽然比有机溶剂生态环保，但是该技术需要在超高压下才能完成对纤维的染色，存在安全隐患，再加上染色设备昂贵，极大程度上限制了超临界二氧化碳流体染色技术的发展[7-8]。

D5对人体和环境都无毒无害，是生态环保友好型的有机溶剂，普遍应用在护肤品和洗涤行业中[9-10]。因D5独特的优点，2007年以后王际平等[9]原创性地開发了以D5为染色介质的非水介质染色关键技术，不仅可以实现水溶性染料[11]对亲水纤维染色的高固着率[12]，还可以实现分散染料在低压条件下对合成纤维的染色[13]。目前偶氮型分散染料因制造简便、价格低廉、色谱齐全、色牢度较好等优点，已经广泛应用于涤纶纤维的着色。而分散染料的染色性能除了与染色条件有关外，主要取决于分散染料母体结构及取代基团。目前D5染色体系中关于取代基对分散染料染色性能影响的报道较多，并且高媛媛[14]已经证明分散染料在D5中的溶解度与上染率存在一定的反比例关系，但关于低压无水染色体系中发色母体与染色性能的关系还未系统研究。本文通过改变分散染料的重氮组分，合成具有不同发色母体的分散染料，探究分散染料发色母体对低压无水染色体系中分散染料的溶解度、上染率、提升力和色牢度的影响，进一步研究染浴中不同促染剂的质量分数对分散染料的溶解度和上染率的影响，为低压无水D5染色体系专用分散染料的开发提供理论指导，从而推动印染行业生态可持续发展。

1 实 验

1.1 材料和仪器

1.1.1 材 料

100% PET的涤纶织物（海宁万紫千红印染有限公司），工业级D5（蓝星化工新材料股份有限公司），工业级皂片（上海市纺织工业技术监督所），工业级C.I.分散红177（浙江宇昊化工科技有限公司），邻氰基对硝基苯胺、3-氨基-5-硝基苯并异噻唑、N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺（湖北永阔科技有限公司）和亚硝酸钠、亚硝酰硫酸、无水乙醇、浓盐酸、浓硫酸、氢氧化钠、乙醇，二甲基亚砜（DMSO）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）均为分析纯（上海泰坦科技股份有限公司），促染剂为蒸馏水。

1.1.2 仪 器

UV-2600紫外-可见分光光度计（日本岛津），YP color-tech可调向式打色机（上海千立自动化设备有限公司），SW-24C耐洗色牢度试验机（宁波纺织仪器厂），Y571耐摩擦色牢度仪（莱州元茂仪器有限公司），Datacolor 800测色配色仪（德塔颜色商贸上海有限公司），Waters e2695高效液相色谱仪（Waters公司），Nicolet iS 10红外光谱仪（美国Thermo fisher），BRUKER

AVANCE 400核磁共振仪（瑞士Bruker公司）。

1.2 方 法

1.2.1 染料的合成

为了研究发色母体对分散染料染色性能的影响，本文通过改变C.I.分散红177结构中重氮组分的结构，分别以邻氰基对硝基苯胺、3-氨基-5-硝基苯并异噻唑为重氮组分，N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺为偶合组分，合成了分散染料D-1（偶氮结构）和D-2（杂环结构）。

为了与染料C.I.分散红177对比，染料D-1和D-2作为合成染料，本文首先验证了合成染料D-1和D-2的纯度和结构的正确性，然后分别利用HPLC测定两只染料的纯度分别为95.42%和73.23%，化学式如图1所示。

通过重氮化和偶合反应制备D-1和D-2，具体合成路线如图2所示。

1） 重氮化反应：

染料D-1：将0.01 mol（1.63 g）邻氰基对硝基苯胺加入到烧杯中，加入约10 mL水搅拌30 min至均匀分散，然后加入约4.65 g质量分数为36.5%的浓盐酸，将混合物在冰浴条件下冷却到0 ℃，缓慢滴加含质量分数为30%的NaNO2（含0.7 g）水溶液，搅拌条件下进行重氮化反应，当将一滴重氮盐滴入冰水中呈均匀分散状态，即为反应终点。

染料D-2：将0.01 mol（1.95 g）3-氨基-5-硝基苯并异噻唑加入到5 mL浓硫酸中，在25～30 ℃下搅拌、完全溶解后，逐滴加入质量分数为40%的3.175 g亚硝酰硫酸，维持在此温度下进行重氮化反应，当将一滴重氮盐滴入冰水中呈均匀分散状态，即为反应终点[15]。反应完全后加入氨基磺酸除去多余的亚硝酸，备用[16]。

2） 偶合反应：

染料D-1与D-2的偶合反应相似。以染料D-1为例，将0.01 mol N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺的醋酸溶液（50%）465 g配置成质量分数为27%的醋酸水溶液，并加入适量的乙醇稀释，在0～5 ℃条件下将1）中制备得到的重氮盐缓慢滴入到偶合组分中，0.5 h滴加完毕后控制温度10～15 ℃，搅拌反应6～8 h，用H酸检测反应终点[17]，整个反应中保持偶合组分微过量。偶合反应结束后，用质量分数为20%的NaOH水溶液将偶合液的pH值调节至5～6[16]。

3） 抽滤、提纯：

将2）中制备的偶合液迅速倒入布氏漏斗中进行抽滤，用蒸馏水反复洗涤滤饼至滤液澄清，再将产物均匀分散于水中抽滤、洗涤，重复多次直至水洗液接近无色。将得到的产物加入乙醇中，在65 ℃下加热约30 min，趁热过滤，再将滤液迅速冷却，析出晶体后抽滤，水洗，烘干[18]。D-1和D-2的产率分别为80.04%和88.30%。

1.2.2 染色工艺

基于团队前期研究的最佳升温速度和保温时间[13]，按染料质量分数为0.5%称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介质。在室温条件下将2 g涤纶织物浸于染液中，先以6 ℃/min升温至80 ℃，再以3 ℃/min升温至140 ℃，在140 ℃下恒温染色60 min，再降温至60 ℃。染色完成后，采用40 mL D5（浴比1︰20）在80 ℃下洗涤15 min，重复2次，在室温下干燥，染色工艺曲线如图3所示[19]。

1.3 染色性能测试

1.3.1 分散染料标准曲线绘制

精准称取分散染料，以DMSO为溶剂配置分散染料溶液，利用紫外-可见分光光度计测定各染料溶液在可见光380～780 nm的吸光度，利用染料质量分数与吸光度值繪制三只染料的标准曲线图。

1.3.2 染料的溶解度

将1 g染料加入到盛有150 mL D5介质的密闭染杯中，配置成过饱和溶液，并加入0、5%、15%、25%、35%的促染剂，分别在温度110、120、130、140 ℃下使用可调向式打色机加热搅拌30 min，保证达到固液平衡状态。然后快速从上清液中吸取一定量的溶有染料的D5溶液，用二甲基亚砜萃取染料，测其吸光度，根据1.3.1得到的染料标准曲线计算分散染料在D5中的溶解度[20]。

1.3.3 染料的上染速率曲线

按照图3染色工艺，采用分散染料对涤纶进行染色，洗涤步骤重复2次，收集染色残液和洗涤液。利用30 mL DMSO将染料从D5中萃取出来，吸取一定量的DMSO萃取溶液于容量瓶中定容，测试该溶液的吸光度并记录。根据式（1）计算出染料在不同时间段（15、30、45、60、75、90、105 min）对涤纶织物的上染率，通过时间和上染率绘制上染速率曲线图。

E/%=1-C1V1C0V0×100（1）

式中：E是上染率，C0、C1分别是染色前和染色后染料的质量分数，V0、V1分别为染色前和染色后液体的体积。

1.3.4 染料的提升力曲线

采用分散染料质量分数为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、09%，按照图3染色工艺对涤纶织物染色，染色后洗涤、烘干。采用Datacolor 800测定染色织物的K/S值，按照染料质量分数和K/S值的关系绘制出染料提升力曲线[21]。

1.3.5 促染剂对分散染料染色性能的影响

按照图3染色工艺，分别在D5染浴中加入相对织物质量分数为0、5%、15%、25%、35%的促染剂，按照1.3.2和1.3.3所述方法测定染料的溶解度和上染率[22]。

1.3.6 染色织物的牢度性能与匀染性的关系

耐皂洗色牢度按照ISO 105-C10：2006，MOD《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》的方法测定，耐摩擦色牢度按照ISO 105-X12：2001，MOD《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》的方法测定。染色织物的匀染性通过随机测定织物上20个部位的K/S值，并由式（2）（3）计算得到颜色标准差（σ）来进行评估[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为测试次数，i=1，2，…，20;λ为分散染料的最大吸收波长，nm;（K/S）i，λ是每个测试位置的K/S值。

2 结果与分析

2.1 发色母体对分散染料可见光吸收性能的影响

将具有不同发色母体的三只分散染料溶解于DMF中，采用UV-2600紫外分光光度计测定染料溶液在可见光区的吸收曲线，如图4所示。

由图4可知，以2-氨基-6-硝基苯并噻唑为重氮组分的C.I.分散红177和以邻氰基对硝基苯胺为重氮组分的D-1的最大吸收波长分别为530 nm和512 nm，而以3-氨基-5-硝基苯并异噻唑为重氮组分的染料D-2最大吸收波长发生了明显的红移，为585 nm，最终呈现为紫色，这主要归因于重氮组分变化后，染料分子共轭体系的电子离域程度增加。

2.2 发色母体对分散染料在D5中溶解度的影响

染料的上染率与其在D5介质中的溶解度密切相关，而溶解度的大小又受染料分子结构的影响。因此，本文研究了不加促染剂时，不同温度下（110、120、130、140 ℃）具有不同发色母体的分散染料在介质中的溶解度曲线，如图5所示。在相同温度下，溶解度最高的染料是D-2，其次是C.I.分散红177，D-1的溶解度最低，随着染色介質D5温度的增加，三只分散染料的溶解度均随之增加，但在110～140 ℃内，溶解度最高的D-2增幅最大，染料D-1溶解度增幅最小，这表明可以通过改变发色体结构有效调控染料在D5介质中的溶解度[24]。D-1溶解度低的主要原因是其重氮组分上的氰基增加了染料分子的极性，根据相似相溶原理，带氰基的D-1在非极性的D5介质中的溶解度较低。

2.3 发色母体对分散染料上染速率的影响

上染速率可以反映染料与纤维之间的亲和力，通常上染速率快，表明染料与纤维之间吸附结合的能力高，但是结合能力过高又会降低染色织物的匀染性能。本文在不加促染剂的条件下研究了母体结构对分散染料在D5中的上染速率曲线的影响，结果如图6所示。在染色时间为15 min时，染色温度为90 ℃，此时的温度略高于涤纶纤维的玻璃化转变温度，涤纶纤维大分子链段运动缓慢，三只分散染料在涤纶纤维上的上染率相差不大;随着时间延长，温度进一步升高，涤纶纤维大分子链段剧烈运动，分子间空隙增大，扩散空间阻力减小，分散染料分子更容易扩散进入纤维内部，上染率随之升高，且在相同染色时间下D-1的上染率最高并上染最快。而C.I.分散红177和D-2的上染率较为接近，且远低于D-1。分散染料对涤纶纤维的染色过程可认为是染料分子在D5介质和涤纶纤维间的分配过程[20]，由于D-1在D5中的溶解度较低，即染料不易分配在染色介质中，所以染料分子更容易分配在涤纶纤维上。当染色时间为30 min时，染色温度已达到140 ℃，染料上染率明显增加，这是因为此时纤维分子链段运动而形成的瞬间空隙进一步增大，有利于染料向纤维内部扩散[25]，但上染速率逐渐降低，最终上染率趋于平衡值。

2.4 发色母体对分散染料提升力的影响

提升力是评价染料染色深度的重要指标，在不加促染剂的情况下，提升力曲线如图7所示。当染料质量分数从0.1%增加到0.9%时，染色织物K/S值迅速增大，染料质量分数继续增大到3%时，C.I.分散红177和D-1在染色涤纶织物上的K/S值略微增加，而D-2染色织物的K/S值无明显增加，表明此条件下染料在涤纶织物上已达到饱和吸附。继续增加染料质量分数到5%时，经C.I.分散红177染色的涤纶织物K/S值略微增加，而D-1和D-2的无明显增加。在低质量分数时，三只染料提升力顺序为D-2>D-1>C.I.分散红177;在高质量分数时，以2-氨基-6-硝基苯并噻唑为重氮组分的C.I.分散红177的提升力较大，适合染深色。

2.5 促染剂对分散染料溶解度和上染率的影响

在D5染色体系中，通过添加适量的促染剂可以明显提高分散染料的染色深度[24]。因此，本文研究了不同质量分数的促染剂对不同发色母体的分散染料在D5介质中溶解度和上染率的影响，如图8所示。随着D5介质中促染剂质量分数的增加，D-1的溶解度仅有小幅度变化，而D-2和C.I.分散红177的溶解度明显降低，这说明溶解度高的染料D-2和分散红177对促染剂的依赖性比较大。同时，随着促染剂质量分数从0增加到25%，分散红177和D-2对涤纶织物的上染率明显提高，这是由于分散染料在D5介质中的溶解度较大，染料对涤纶纤维的亲和力较低，导致染料上染率偏低;加入水后，通过增塑作用降低了聚酯纤维的玻璃化转变温度，且使得分散染料在溶液中具有更高的化学势，较高的化学势可以促进更多的染料分子向纤维表面移动，所以加入促染剂后，提高了染料上染率[26]。而以邻氰基对硝基苯胺为重氮组分的染料D-1对涤纶织物的上染率提升程度微小，主要是因为D-1在D5中的溶解度受促染剂的影响较小。

2.6 染色织物颜色特征值、各项色牢度和匀染性

在不加促染剂的情况下测定染色织物的颜色特征值、各项色牢度和匀染性，三只染料的染色织物颜色特征值、色牢度和匀染性如表1所示。由表1可见，D-1的染色织物的L*值最大，染色织物表观深度最低;C.I.分散红177的染色织物的L*值其次，而D-2的染色织物的L*最小，染色织物的颜色偏暗，表现为紫色。同时，随着重氮组分的变化，染料分散红177、D-1和D-2的a*和b*值依次降低，即染色织物绿光和蓝光增加，尤其是染料D-2。由表1还可见，三只染料的耐干、湿摩擦色牢度均可以达到4级或以上，但C.I.分散红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达4级或以上，说明具有较好的耐皂洗色牢度，主要是因为高温下强烈的布朗运动使得染料分子较好地固着到了纤维内部，这也表明分散染料发色母体的改变不会降低染料的染色色牢度。同时，三只分散染料染色织物的σ值均小于0.5，说明具有较好的匀染性。

3 结 论

以C.I.分散红177的化学结构为基础，本文分别以邻氰基对硝基苯胺、3-氨基-5-硝基苯并异噻唑为重氮组分，N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺为偶合组分，合成了分散染料D-1和D-2。在D5染色体系中，D-1的溶解度最低，上染率最高，对促染剂的依赖性最小;溶解度最高的是D-2，其对涤纶织物的上染率最低，对促染剂的依赖性最大。在染料质量分数大于3%时C.I.分散红177在涤纶织物上的提升力最好。三只分散染料的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度均达到4级或以上，故发色母体的改变不会显著影响染料的匀染性和染色织物的色牢度。

《丝绸》官网下载

中国知网下载

参考文献：

[1]江婷婷， 侯爱芹， 郑昌武， 等. 涤纶织物的杂环苯并噻唑染料碱性短流程染色[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]黄坤民， 蒋家云. 气流染色的操作技术[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]费良， 殷允杰， 王潮霞. 新型泡沫染色技术[J]. 印染助剂， 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， 裴刘军， 朱磊， 等. 硅基非水介质染色体系中无机盐对活性染料吸附动力学的影响[J]. 浙江理工大学学报（自然科学版）， 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质中的染色性能研究[D]. 杭州： 浙江理工大学， 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]许元吉. 杂环偶氮分散染料的制备与性能[D]. 大连： 大连理工大学， 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， 吴军玲. 涤锦织物以D5为介质无水生态染色[J]. 国际纺织导报， 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]黄镜铭， 张红娟， 裴刘军， 等. 低压无水染色体系中N-氰乙基对分散染料染色性能的影响[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， 顾伟娣， 阮静波， 等. C.I.分散黄27性能研究[J]. 染料与染色， 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]刘娟娟， 裴刘军， 吴雪原， 等. 活性染料在硅基非水介質中增溶性能的研究[J]. 浙江理工大学学报（自然科学版）， 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. 靛蓝染料在硅基非水介质染色体系中耐摩擦色牢度的研究[D]. 杭州： 浙江理工大学， 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， 裴刘军， 朱磊， 等. 涤/棉混纺织物在硅基介质中的染色工艺优化[J]. 浙江理工大学学报（自然科学版）， 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， 熊远福， 赵莹， 等. 二乙酸乙酯基系列分散染料合成及染色研究[J]. 湖南师范大学自然科学学报， 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