一种提高油性染料在液态烷烃中溶解度的方法技术

本发明专利技术是一种提高油性染料在液态烷烃中溶解度的方法，先将固态油性染料充分研磨，并用有机溶剂分散，再与一定量的高级液态烷烃混合，加入助溶剂敞口搅拌，使有机溶剂挥发，分散的油性染料分子在助溶剂的作用下与烷烃充分溶解。助溶剂为含有长碳链与极性基团的表面活性剂。碳链的长度最好能与溶剂烷烃碳链长度接近，其中也可带有不饱和键和支链；极性基团最好能带有易形成氢键的电子受体H原子或电子供体F、O、N、S原子；助溶剂分子的极性基团可以与油性染料的极性部分由偶极力或氢键而吸引，助溶剂将染料分子包裹起来，极性部分包在内部，外表面是长碳链。根据相似相溶原理，外表面的长碳链将与溶剂烷烃很好地相溶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种闻级液态烧经染色的方法，尤其是能提闻油性染料在闻级液态烧烃中溶解度的方法。
技术介绍
目前，一般的油性染料(如oilblue、苏丹黑、苏丹蓝II、苏丹II等)在高级液态烷烃(如十二烷、十四烷、十六烷等)中的溶解度都不高。高级液态烷烃是指烷烃的碳链比较长，一般在10以上，分子量比较大，因此常温下呈液态。这是由于多数油性染料都是有机大分子，其分子量在百数量级上，分子中常常含有苯环、杂环、和一些强极性基团。其一、苯环和杂环基团由于其电子空间结构和长直碳链的烷烃的电子空间结构完全不同，根据相似相溶原理，这类基团使得油性染料分子不易溶于烷烃。其二、强极性基团有氨基-NH2、羟基-0H、羧基-C00H、磺酸基-SO3H等，这些基团由于含有强电负性的原子如氧O、氮N、硫S、 磷P等，他们强烈吸引基团中的电子，使得基团电子云偏向这些原子，这些原子周围电子云密度很大，而基团其他地方电子云密度很小。这样就造成了基团的正负极性中心不重合，电负性强的原子附近带负电，而远离这些原子的区域带正电。这样就形成了一个偶极矩，使得这些基团成为极性基团。但是，烷烃含有的碳链是非极性的，没有强烈的偶极矩产生。在无极性的溶剂中，有极性的染料分子由于静电力的作用而互相吸引，聚集成分子团，不易在溶剂中分散，这也使得油性染料不易在烷烃中溶解。染色烷烃应用的大多数领域要求染色烷烃具有较深的颜色，如生物组织或细胞的染色与标记中，被染色烷烃标记的部分颜色越深观测时对比度越高，辨识越容易；在一些显示器件中，像素的颜色是由染色烷烃形成的，因此染色烷烃的颜色越深像素颜色就越深，显示图样的对比度就越强烈，效果越好；在印刷或纺织品染色的领域中印刷油墨或染剂染媒可以使用染色烷烃，烷烃颜色越深印染效果越好。但使用通常的方法，即将油性染料直接溶解在高级液态烷烃中，溶质饱和时溶液的颜色比较浅，不能满足其应用领域的要求。
技术实现思路
技术问题为了克服现有的油性染料在高级液态烷烃中溶解度低的不足，本发 明提供，使染色烷烃颜色更深。技术方案本专利技术的提高油性染料在液态烷烃中溶解度的方法具体为先将固态油性染料充分研磨，用有机溶剂分散，再与所需的的高级液态烷烃溶剂混合，加入助溶剂，其分子具有长碳链和极性基团；敞口搅拌，使有机溶剂挥发，分散的油性染料分子在助溶剂的作用下在烷烃中充分溶解。所述的有机溶剂为易挥发醇类或酮类有机溶剂。如无水乙醇、甲醇、丙酮等。所述的助溶剂为含有长碳链与极性基团的表面活性剂。所述助溶剂的长碳链长度与溶剂烷烃碳链长度接近，可以是饱和直链，也可以带有不饱和键和支链。所述的极性基团带有易形成氢键的电子受体H原子或电子供体F、0、N、S原子。如羧基、羟基、氨基、磺酸基、苯磺酸基等；满足上述要求的物质有油酸、正癸醇、月桂醇等。助溶剂分子的极性基团可以与油性染料的极性部分由偶极力或氢键而吸引，助溶剂将染料分子包裹起来，极性部分包在内部，外表面是长碳链。根据相似相溶原理，外表面的长碳链将与溶剂烷烃很好地相溶。最后，敞口搅拌，使有机溶剂挥发，分散的油性染料分子在助溶剂的作用下与烷烃充分溶解。有益效果本专利技术的是，通过物理分散与化学吸附两个方面的改善，使得油性染料分子与溶剂分子之间的作用面积显著增大，并且，油性分子的极性基团被助溶剂分子包裹，使得露在分子团表面的是长碳链部分，与溶剂相似相溶，以此提升了油性染料在高级液态烷烃中的溶解度。此方法简便易行，所用的试剂常见，染色效果提升明显，染色烷烃颜色、持久，染料不易结团、沉淀、褪色。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图I是本专利技术液态烷烃染色的工艺流程。图2是溶液中助溶剂分子包围油性染料分子形成的分子团的示意图。图中有1.助溶剂分子，2.助溶剂分子中的极性基团，3.助溶剂分子中的长碳链，4.助溶剂分子和油性染料分子之间的相互吸引力，5.油性染料分子，6.油性染料分子中的极性基团。具体实施例方式如图I所示，制备染色液态烷烃可按下列步骤进行 (I)取一定量的油性染料，放入球磨机中研磨成细小粉末。通过物理途径研磨粉碎油性染料分子大颗粒，使得颗粒体积变小。这样，相同质量的颗粒表面积迅速增加，表面积与体积比急剧增长。由于溶解作用发生在溶质与溶剂接触的表面，表面积变大，溶剂与溶质发生作用的面积变大，作用更强烈，溶解效果更好。(2)将研磨好的染料放入烧杯中，加入少量有机溶剂搅拌；染料与有机溶剂的质量比为1:10至1:50，这与使用染料种类和有机溶剂种类有关。染料越容易在有机溶剂中溶解，所需的有机溶剂量就可以越少，只要保证预定量的油性染料充分溶解在有机溶剂中即可。在充分溶解的前提下，使用有机溶剂越少越好。有机溶剂用量越少，越有利于其在烷烃中的挥发。用有机溶剂先分散油性染料。由于油性染料可以充分溶解于有机溶剂，所以这样可以将染料分子分散成分子或分子团尺寸，进一步增加油性染料颗粒表面积与体积比。经过有机溶剂的分散，染料颗粒处于分子团尺寸，几乎已经达到了最大的表面积与体积比。此状态的染料与溶剂接触，几乎可以作用到每一个分子，包庇在分子团内部的分子数量很小。有助于提升其在烷烃中的溶解度。所述有机溶剂选用易挥发的醇类或酮类溶剂，如无水乙醇、甲醇、丙酮。这类物质分子小，呈液态。一方面可以充分溶解油性染料，另一方面也可以与高级液态烷烃充分混溶，它充当了媒质的角色。同时，还要求它易于挥发，这样它把充分溶解的油性染料带入高级液态烷烃中后，可以很容易的脱离溶液体系，不会造成大量的污染。(3)抽滤，将杂质滤除。(4)在烧杯中加入预期比例的液态烷烃和少量助溶剂；染料与助溶剂的重量比与两者的分子量及两者形成氢键的个数或偶极力的空间饱和性(在图2中的(4))有关，一般为为1:1至1:5。具体计算方法如下 设油性染料分子的分子量为M，助溶剂分子的分子量为N，一个油性分子中有a个部分可以与助溶剂的极性基团形成氢键或偶极作用。那么，染料与助溶剂的重量比为M :aN。例如一种助溶剂油酸的分子量为249. 5，一种油性染料OilBlue的分子量为316. 5，油酸分子中有一个羧基，可以形成一个氢键，OilBlue分子中有两个-NH-可以形成两个氢键，那么一个OilBlue分子可以与两个油酸分子形成氢键，OilBlue与油酸的质量比为316. 5:2*249. 5=1:1.58。通过添加助溶剂，改善油性分子中的苯环、杂环和极性基团的与溶剂接触表面的极性状况，减小油性染料分子与分子之间的相互吸引作用，增强油性染料分子与溶剂烷烃分子之间的相互作用，进一步提升溶解度。助溶剂为含有长碳链与极性基团的表面活性剂。助溶剂分子的极性基团可以与油性染料的极性部分由于偶极力或氢键而吸引，助溶剂将油性染料包裹起来，极性部分包在内部，外表面是长碳链。根据相似相溶原理，外表面的长碳链将与溶剂烷烃很好地相溶。这类助溶剂分子起到媒质的作用，长碳链可以与高级液态烷烃相似相溶，极性基团可以与油性染料分子的极性部分形成氢键或偶极作用而吸附在油性染料分子或分子团表面，这样助溶剂分子将油性染料分子的极性部分包裹，露在表面与烷烃溶剂接触的部分都是长碳链，从而就可以将染料分子充分分散于溶剂中，而不会使得染料分子之间由于静电力而相互吸引结成颗粒析出。碳链的长度最好能与溶剂烷烃碳链长度接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高油性染料在液态烷烃中溶解度的方法，其特征是先将固态油性染料充分研磨，用有机溶剂分散，再与所需的高级液态烷烃溶剂混合，加入助溶剂，其分子具有长碳链和极性基团；敞口搅拌，使有机溶剂挥发，分散的油性染料分子在助溶剂的作用下在烷烃中充分溶解。2.根据权利要求I所述的提高油性染料在液态烷烃中溶解度的方法，其特征是所述的有机溶剂为易挥发醇类或酮类有机溶剂。3.根据权利要求I所述的提...

【专利技术属性】
技术研发人员：任洁，文宸宇，顾涛，夏军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：