稠环芳香类色素和高分子材料的混合物、其制备方法及其下游产品技术

本申请涉及稠环芳香类色素和高分子材料的混合物、其制备方法及其下游产品。该方法可选用不同的热塑性高分子材料与用于生成稠环芳香类色素的反应物混合，通过调节各原料之间的反应摩尔比以及在整个反应体系中的用量，使反应物和高分子材料的混合物能够通过挤出或捏合，一步得到稠环芳香类色素和高分子材料的混合物，相较于色素，色素的原料反应物在高分子材料中有更好的分散性，因此经挤出或捏合，色素能够直接生成并均匀分散在高分子材料中，并且挤出或捏合过程中无需加入任何溶剂，邻二胺化合物也几乎完全被消耗，得到的混合物无需提纯，避免了传统色素合成过程中三废的产生，极大地简化了工艺流程，降低了能耗。

【技术实现步骤摘要】
稠环芳香类色素和高分子材料的混合物、其制备方法及其下游产品
本专利技术涉及颜料
，特别是涉及稠环芳香类色素和高分子材料的混合物、其制备方法及其下游产品。
技术介绍
稠环芳香类还原染料(VatDyes)色泽鲜艳，各项坚牢度优良，尤其在耐晒、耐溶剂等方面性能优异。但由于稠环芳香类化合物在生产过程中分散性差，需使用高沸点、难去除的溶剂，以致产生大量废液，且由于染料分子的提纯也非常困难，以致该类染料反应收率低、价格高，加工的工艺也相对更复杂，大大限制了该类染料的应用和发展。US20080139813使用钼酸铵、氧化钼、羰基钼、羰基钛、羰基铁等金属催化剂，在溶剂氮甲基吡咯烷酮(NMP)的存在下使苝-3,4,9,10-四羧酸、1,4,5,8-萘-四羧酸及其酸酐、酰亚胺与胺反应，得到苝二酐和苯二胺的反应产物，实施例中反应产率最高达96.7％，整个反应需在200℃左右进行，反应时间超过20小时，并且在反应过后产物需要用NMP和硫酸洗涤纯化才能得到最终产品，这过程势必会产生大量的含有NMP、硫酸和碱的废液。US20070151478为苝二酐或萘二酐和芳香二胺的反应合成黑色颜料的方法，该专利技术使用高沸点溶剂如硝基苯、三氯苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等在150℃～250℃反应，并且用氯化锌、醋酸锌、乙酸、盐酸、哌嗪等作为催化剂。可见，该条件设计的反应溶剂大多毒性很大，反应后的废液也会对环境造成破坏。WO2009074504使用四羧酸及衍生物、胺类化合物、添加剂、以及润湿剂作用下使用混合装置合成苝类染料或颜料，同样合成时间长，温度高，合成中需使用醇类溶剂，并且反应后粗产品需使用各类溶剂、酸和碱纯化，并没有降低合成该类色素时产生的废液量。CN108329466使用原位聚合，将苝四酸二酐连接到尼龙6的高分子链中，得到含有苝染料的尼龙6材料，但该反应温度高，时间长，并且不排除使用如氯仿等有毒的有机溶剂。EP0892018报道了将普通有机颜料分子和可聚合的物质混合并加热处理，冷却后得到颜料和高分子的复合材料。该方法采用的颜料分子有很大的局限性，颜料分子需要有可以进行反应的功能取代基。而且可聚合的物质大多在常温下是液体，造成该类材料的加工需使用加工性能更高的可液体进样的挤出机。而EP654711、EP542669以及EP456610则采用类似方法制备荧光颜料。由于这些颜料的制备方法不是真正合成颜料分子本身，并没有避免合成颜料分子时所产生的废液、废固以及废气等。同样J.APPL.POLYM.SCI.2015,DOI:10.1002/APP.42172也报道了可聚合的萘酰亚胺类荧光染料合成制备聚乙烯类的荧光高分子，但其中可聚合的萘酰亚胺也需要用传统方法合成，同样不能避免产生废液。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种无需纯化、无三废产生的稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的制备方法，具体方案如下：一种稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的制备方法，包括以下步骤：将热塑性高分子材料和用于形成稠环芳香类色素的反应物混合，经捏合或挤出，得到稠环芳香类色素和高分子材料的混合物；所述用于形成稠环芳香类色素的反应物包括酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物、邻二胺化合物和催化剂，所述稠环芳香类色素和高分子材料的混合物中稠环芳香类色素的质量含量为0.1％～50％，所述邻二胺化合物与所述酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物中酸酐官能团的摩尔比为1:(1～1.1)，所述催化剂与所述酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物的摩尔比为(0.01～10):1。在其中一个实施例中，所述酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物选自以下化合物中的至少一种：其中，R1-R12分别独立地选自H、卤素、胺基、带有取代基的胺基、C1-C30烷基、C1-C20烷氧基、酚羟基、带有取代基的酚羟基、苯基、带有取代基的苯基、萘基、带有取代基的萘基、巯基、带有取代基的巯基、氰基、硅烷基、羧酸酯基、磺酸基、磺酸酯基、磷酸基及磷酸酯基中的一种；R'选自H、C1-C30烷基、C1-C20烷氧基、苯基、带有取代基的苯基、萘基、带有取代基的萘基、硅烷基中的一种；X1和X2分别独立地选自CH2、CHR”、CR”R”'、NR”、O、S、S＝O及SO2中的一种，R”和R”'分别独立地选自H、C1-C30烷基、C1-C20烷氧基、带有取代基的芳香基中的一种。在其中一个实施例中，所述邻二胺化合物选自以下化合物中的至少一种：其中，R1、R2、R3、R4分别独立地选自H、卤素、氰基、硝基、醛基、羧基、酸酐、酰胺、酰亚胺、酯基、烷基、烷氧基或巯基中的至少一种；R'分别独立地选自H、C1-C30烷基、C1-C20烷氧基、带有取代基的芳香基中的一种；X为含有S、N、O、CO、SO、SO2或C＝C基团的五元或六元环结构。在其中一个实施例中，所述催化剂选自去水剂、路易斯酸、路易斯碱及金属氧化物中的至少一种。在其中一个实施例中，所述挤出的温度沿物料前进的方向分别为进料段120℃～330℃、挤出段150℃～360℃、出样段180℃～380℃。本申请还提供一种由上述任一项所述的制备方法制得的稠环芳香类色素和高分子材料的混合物。此外，本申请还提供上述稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的下游产品，如色母粒粗品、色母粒产品及高分子颜料，具体方案如下：一种色母粒粗品，由上述稠环芳香类色素和高分子材料的混合物经冷却、干燥、切粒而得。一种色母粒产品，由上述稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的原料与添加剂混合，经挤出、冷却、干燥、切粒而得；或由上述色母粒粗品与添加剂混合，经挤出、冷却、干燥、切粒而得。在其中一个实施例中，所述色母粒产品的粒径为200μm～0.5cm。一种高分子颜料，由上述色母粒粗品或上述色母粒产品研磨而得。在其中一个实施例中，所述高分子颜料的粒径为0.01μm～100μm。上述稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的制备方法，根据相溶性、加工温度和极性，可选用不同的热塑性高分子材料与用于形成稠环芳香类色素的反应物(酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物、邻二胺化合物和催化剂)混合，通过调节各原料之间的反应摩尔比以及在整个反应体系中的用量，使它们的混合物能够经挤出或捏合，一步得到稠环芳香类色素和高分子材料的混合物，相较于色素，色素的原料反应物在高分子材料中有更好的分散性，因此经挤出或捏合，色素能够直接生成并均匀分散在高分子材料中，并且挤出或捏合过程中无需加入任何溶剂，邻二胺化合物也几乎完全被消耗，得到的混合物无需分离纯化，避免了传统色素合成过程中三废的产生，极大地简化了工艺流程，不仅可以降低能耗，减少所需人工，也可以降低生产成本。此外，上述稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的制备方法，可以根据需要选择用于生成不同色素的反应物，结合产物可能的颜色，可以得到更多的颜色，并且相较于传统的将不同色素混合的方法，本申请得到的混合物颜色更均匀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将热塑性高分子材料和用于形成稠环芳香类色素的反应物混合，经捏合或挤出，得到稠环芳香类色素和高分子材料的混合物；所述用于形成稠环芳香类色素的反应物包括酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物、邻二胺化合物和催化剂，所述稠环芳香类色素和高分子材料的混合物中稠环芳香类色素的质量含量为0.1％～50％，所述邻二胺化合物与所述酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物中酸酐官能团的摩尔比为1:(1～1.1)，所述催化剂与所述酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物的摩尔比为(0.01～10):1。/n

【技术特征摘要】
1.一种稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将热塑性高分子材料和用于形成稠环芳香类色素的反应物混合，经捏合或挤出，得到稠环芳香类色素和高分子材料的混合物；所述用于形成稠环芳香类色素的反应物包括酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物、邻二胺化合物和催化剂，所述稠环芳香类色素和高分子材料的混合物中稠环芳香类色素的质量含量为0.1％～50％，所述邻二胺化合物与所述酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物中酸酐官能团的摩尔比为1:(1～1.1)，所述催化剂与所述酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物的摩尔比为(0.01～10):1。


2.根据权利要求1所述的稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的制备方法，其特征在于，所述酸酐功能化的稠环芳香化合物衍生物选自以下化合物中的至少一种：









其中，R1-R12分别独立地选自H、卤素、胺基、带有取代基的胺基、C1-C30烷基、C1-C20烷氧基、酚羟基、带有取代基的酚羟基、苯基、带有取代基的苯基、萘基、带有取代基的萘基、巯基、带有取代基的巯基、氰基、硅烷基、羧酸酯基、磺酸基、磺酸酯基、磷酸基及磷酸酯基中的一种；
R'选自H、C1-C30烷基、C1-C20烷氧基、苯基、带有取代基的苯基、萘基、带有取代基的萘基、硅烷基中的一种；
X1和X2分别独立地选自CH2、CHR”、CR”R”'、NR”、O、S、S＝O及SO2中的一种，R”和R”'分别独立地选自H、C1-C30烷基、C1-C20烷氧基、带有取代基的芳香基中的一种。


3.根据权利要求1所述的稠环芳香类色素和高分子材料的混合物的制备方法，其特征在于，所述邻二胺化合物选自以下化合物中的至少一种：

...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辰，魏文山，段若蒙，赵雁飞，刘志宏，田禾，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44