Материал для дихроичных поляризаторов света

Материал для дихроичных поляризаторов света

Реферат

 

Изобретение относится к новым материалам для дихроичных поляризаторов света (ДПС), основанным на органических красителях. Суть изобретения заключается в использовании в материале для ДПС в качестве пленкообразующей компоненты полициклических органических красителей, которые способны к образованию лиотропной жидкокристаллической фазы, а также в дополнительном использовании модифицирующей добавки, в качестве которой могут быть использованы малолетучие низко- и высокомолекулярные соединения, содержащие различные функциональные группы (ОН, СООН, СОNН₂, NН, СНО, СО и др.), различные лаки. Технический эффект заключается в создании материала, на основе которого можно получать ДПС желтого, красного и серого цвета с высокими поляризационными характеристиками (не менее 15). 1 табл.

Изобретение относится к новым материалам для дихроичных поляризаторов света (ДПС), основанным на органических красителях.

Полученные на основе заявляемых материалов ДПС могут быть использованы там, где предполагаются жесткие условия производства и эксплуатации изделий, например в автомобильной промышленности при изготовлении ламинированных стекол, в осветительной аппаратуре, в производстве стекол для строительства и архитектуры, то есть в тех областях, где невозможно применение традиционных поляризаторов света на основе пленок поливинилового спирта, окрашенных в массе иодом или дихроичными красителями и ориентированных механическим растяжением в одном направлении <1 US 5007942 A> из-за их низкой термо- и радиационной устойчивости, а также высокой стоимости. ДПС на основе заявляемого материала могут быть также использованы в производстве ЖК дисплеев и индикаторов.

Наиболее близким по технической сущности является известный материал для ДПС на основе органических красителей, представляющих собой сульфокислоты азо- и полициклических соединений формулы или их смеси, которые способны к образованию лиотропной жидкокристаллической фазы, что позволяет получать на их основе стабильные лиотропные жидкие кристаллы (ЛЖК) и композиции на их основе.

Известный материал помимо красителя дополнительно может содержать низкомолекулярные смешивающиеся с водой органические соединения, антиоксиданты и/или поверхностно-активные вещества (ПАВ) "2 WO 94/05493 A1".

При нанесении известного материала "2" на поверхность подложки при одновременном механическом ориентировании с последующим отверждением при удалении растворителя образуется тонкая пленка молекулярно упорядоченного слоя красителя - поляризующее покрытие (ПП), которое преобразует естественный свет в поляризованный.

Полученные на основе известного материала ДПС обладают высокой термо- и светостойкостью и имеют достаточно высокие поляризационные характеристики.

Особенностью известного материала для ДСП является то, что получаемое на его основе ПП представляет собой ультратонкую пленку молекулярно ориентированного слоя красителя, толщина которого составляет 0.2-1.5 мкм. Малая толщина ПП приводит к тому, что на поляризационную эффективность существенное влияние может оказывать рассеяние света, обусловленное разницей в коэффициентах преломления красителя, воздуха и подложки. Для пленки красителя показатель преломления n_d > 1.5, для воздуха n_d = 1.0.

Рассеяние света является основной причиной того, что применяемые в известном материале ''2'' красители не позволяют получать ДПС желтого, красного, зеленого и серого цветов с высокими поляризационными характеристиками, достаточными для применения их в производстве ЖК дисплеев и индикаторов высокого разрешения.

Задачей настоящего изобретения является создание материала, на основе которого можно получать ДПС желтого, красного и серого цветов с высокими поляризационными характеристиками (Kd не менее 15).

Поставленная задача решается благодаря использованию в материале для ДПС в качестве пленкообразующей компоненты органических красителей типа I-XXXIV или их смесей, которые способны к образованию жидкокристаллической фазы, а также дополнительным использованием модифицирующей добавки.

В качестве модифицирующей добавки могут быть использованы органические вещества, имеющие меньший показатель преломления, чем показатель преломления пленки органического красителя (n_d < 1,5). Опытным путем установлено, что в качестве таких веществ могут быть использованы органические вещества, для которых 1,42 < n_d < 1,47, в частности: - малолетучие низко- и высокомолекулярные соединения, содержащие различные функциональные группировки (ОН, COOH, CONH₂, NH, CHO, CO, и др.), например, пентаэритрит, янтарный альдегид, гидроксикарбоновые кислоты, полиэтиленгликоль (ПЭГ), полиакриловая кислота (ПАК), полиакриламид (ПАА), полиэтиленимин (ПИИ), полиэтиленполиамины, полипропиленгликоль (ППГ) и их сополимеры и т.п., - кремнийорганические полимеры, в том числе алкилсиликонаты (алкил: C1-C4), - жидкокристаллические полимеры, например гидроксиэтильные и гидроксипропильные эфиры целлюлозы, жесткоцепные ЖК полимеры, например, поли-п-бензамид и поли-п-фенилентерефталимид.

Материал для дихроичных поляризаторов света содержит органический краситель формулы I-XXXIV или их смесь в количестве 3.0-30.0 мас.%, модифицирующую добавку в количестве 0.1 - 20.0 мас.%, растворитель - остальное.

Материал может содержать антиоксидант и/или ингибитор в количестве 0.01 - 1.0 мас.%, а также ПАВ в количестве - 0.1-10.0 мас.%. В качестве модифицирующей добавки целесообразно использовать алкилсиликонат или поли-п-фенилентерефталимид.

Антиоксиданты и ингибиторы добавляют для обеспечения химической устойчивости ПП к действию окислителей, лаков и клеев.

Поверхностно-активное вещество добавляют для обеспечения смачиваемости поверхности подложки при нанесении ПП.

Модифицирующая добавка обеспечивает в основном уменьшение рассеяния света, что приводит к повышению эффективности ПП и получению на их основе ДПС с высокими поляризационными характеристиками (Kd выше 15).

Применение модифицирующей добавки позволяет получать ДПС с высокими поляризационными характеристиками (Kd выше 15) и на основе красителей, которые используются в известном материале "2".

Существенным отличием настоящего изобретения является использование в заявляемом материале красителей типа I-XXXIV или их смесей, которые способны к образованию жидкокристаллической фазы и в молекулах которых вектор дипольного момента оптического перехода, определяющего цвет ПП, лежит в плоскости подложки или составляет с ней небольшой угол, причем его проекция на плоскость подложки имеет отклонение от перпендикуляра к оси макроскопической ориентации, не превышающее 20 градусов, что и обеспечивает достижение высокого дихроичного отношения.

Использование красителей I-XXXIV в заявляемом материале позволяет реализовать также, как и в случае известного материала "2" способ ориентации ЖК, основанный на механическом упорядочении ЖК, которое может быть осуществлено при наложении сдвигового усилия или при действии сил, вызывающих деформацию натяжения на мениске, образующемся при расклинивающем отрыве одной поверхности от другой, между которыми распределен слой ЖК. Перечисленные способы ориентации ЖК могут осуществляться также одновременно с нанесением ЖК на поверхность подложки, в том числе по технологии "roll to roll". При этом также как и в случае известного материала ''2" могут быть использованы различные узлы нанесения в виде: щельевой фильеры, ракеля в форме невращающегося или катящегося цилиндра и т. д.

Существенным отличием заявляемого материала является также дополнительное использование модифицирующей добавки, которая позволяет значительно улучшить поляризационные характеристики за счет уменьшения рассеяния света.

Необходимо отметить, что использование модифицирующей добавки позволяет получать более однородное и гладкое ПП, что повышает качество ДПС на основе заявляемого материала по сравнению с известным материалом.

На основе предлагаемого материала ПП может быть получено на твердой плоской, сферической или цилиндрической, прозрачной или отражающей поверхности органического или неорганического стекла, силикатного стекла с напыленным полупроводниковым слоем, пластины кремния с напыленным слоем алюминия и т.п. ПП может быть нанесено также на гибкую полимерную пленку из полиэтилентерефталата, поликарбоната, триацетилцеллюлозы и других пленочных материалов.

Для нанесения ПП может быть использовано типовое оборудование, в том числе полиграфическое, с применением различных методов нанесения, например, глубокой печати, флексопечати и т.д.

Применение органических красителей I-XXXIV в предлагаемом материале позволяет также реализовать технологию послойного нанесения ПП. Причем последующий слой ПП того же красителя или другого может быть нанесен непосредственно на предыдущий, либо на промежуточный слой из прозрачного материала. При этом направление оси поляризации второго слоя относительно направления оси поляризации первого слоя может составлять угол от 0 до 90 градусов.

Следует отметить, что технология послойного нанесения позволяет получать как цветные, так и серые ДПС с очень высокими поляризационными характеристиками.

Применение заявляемого материала позволяет получать ДПС, которые состоят из совокупности поляризующих элементов, различающихся направлением вектора поляризации в плоскости подложки и/или цветом, причем поляризующие элементы могут быть выполнены в послойном варианте, где каждый слой также может иметь собственные цвет и направление вектора поляризации. Такого рода ДПС представляют большой интерес для рекламы, защиты товарных знаков, для изготовления различных товаров широкого потребления (буклеты, почтовые открытки и т.п.). Для изготовления такого рода ДПС при формировании ПП направление ориентирующего воздействия варьируется под углом от 0 до 90 градусов относительно движения подложки.

Применение предлагаемого материала позволяет также использовать различные клеи для получения разного рода ламинированных структур, например триплексных стекол или многослойных пленок, что представляет интерес для автомобильной промышленности и архитектуры.

Все это дает возможность на основе заявляемого материала изготавливать ДПС самого различного назначения. Высокие поляризационные характеристики ПП позволяют использовать ДПС на основе предлагаемого материала для ЖК дисплеев и индикаторов.

Вышеизложенное илююстрируется следующими примерами.

Пример 1.

1.1. Синтез красителя формулы I, R=H, n=2.

5 г Красителя кубового золотисто-желтого ЖХ растворяют в 50 мл 45-50% олеума, нагревают до 80^oC и выдерживают при этой температуре в течение 7 часов. По окончании выдержки реакционную массу разбавляют 170 мл воды, добавляют 40 г хлористого натрия. Полученную суспензию нагревают до 80^oC и выдерживают при этой температуре в течение 10 минут, после чего фильтруют в горячем виде. Осадок отжимают и промывают 13% раствором хлористого натрия до отсутствия сульфат- аниона. Осадок высушивают, кипятят с 30 мл 16% соляной кислоты и фильтруют. Полученный осадок промывают 10% соляной кислотой, затем изопропиловым спиртом и сушат. Получают 5.06 г красителя формулы I, n=2. Найдено %: S 11.69, 11.88. C₂₄H₁₂O₈S₂ + 4H₂O. Вычислено %: S 11.37 Аналогичным образом, сульфированием антантрона получают краситель формулы IV, n=2. Найдено %: S 13.12, 13.56. C₂₃H₁₁O₈S₂. Вычислено %: S 13.37.

Аналогичным образом, сульфированием изовиалонтрона получают краситель формулы IX, n=3. Найдено %: S 12.58, 13.23. C₃₄H₁₆O₁₁S₃ + 3H₂O. Вычислено %: S 12.82 Аналогичным образом, сульфированием виалонтрона получают краситель формулы X, n=4. Найдено %: S 14.80, 14.95. C₃₄H₁₆O₁₄S₄ + 4H₂O. Вычислено %: S 15.09.

Аналогичным образом, сульфированием кубового серого C получают краситель формулы XIII, n=4. Найдено %: S 11.78, 11.80. C₄₅H₂₁N₃O₁₆S₄ + 4H₂O. Вычислено %: S 12.09.

1.2. Изготовление лиотропного жидкого кристалла красителя.

а) 2.5 г Красителя, например формулы I, n 2, свободного от минеральных примесей растворяют при нагревании в 7,5 мл дистиллированной воды, после чего раствор охлаждают до комнатной температуры и с помощью раствора основания, например аммиака или щелочи, доводят до значения pH 5-6. Наличие жидкокристаллической* фазы зафиксировано при наблюдении образца под поляризационным микроскопом, оборудованным двумя скрещенными поляризаторами.

В полученный ЛЖК добавляют 0.25 г ПАВ - Тритон Х-100, 0.05 г гидрохинона, 1.0 г полиэтиленгликоля и перемешивают. Полученную композицию используют для формирования ПП на поверхности подложки.

б) 2.5 г Красителя 1, n=2, свободного от минеральных примесей, растворяют в смеси 75 мл воды и 25 мл изопропилового спирта, в полученный раствор добавляют 10% раствор аммиака до значения pH 5- 6, затем отфильтровывают от механических примесей и концентрируют за счет удаления растворителя до массы 10 г. Получают 10 г ЛЖК.

в) при получении жидких кристаллов на основе красителей полимерного строения типа XXII-XXXIV в качестве растворителей могут быть использованы: серная кислота различной концентрации, диметилформамид, диметилсульфоксид, диметилацетамид, N-метилпирролидон.

1.3. Изготовление дихроичных поляризаторов света.

1.3.1. Нанесение ПП на пленку полиэтилентерефталата (ПЭТ).

1.3.1.1. Нанесение щельевой фильерой.

(Все эксперименты по нанесению ПП проводятся при 20-25^oC и относительной влажности 70%).

Пленка ПЭТ толщиной 50 мкм, шириной 120 мм и длиной 1000 мм уложена между прижимным цилиндром, имеющим диаметр 40 мм и длину 200 мм, и фильерой. Фильера имеет объем 5 мл, ее щель - ширину 300 мкм и длину 100 мм. Рабочая поверхность фильеры, особенно ее край тщательно отполирован и не имеет царапин. Пленка ПЭТ прижата к поверхности фильеры с усилием около 10 ньютонов; ЖК заливают в фильеру (для улучшения смачиваемости в ЖК может быть добавлен ПАВ, концентрация ПАВ 0,2%) пленку протягивают со скоростью 150 мм/сек. На поверхности пленки образуется ориентированный слой красителя, после высыхания он имеет пропускание To=40% и значение Kd в максимуме поглощения 15.6.

1.3.1.2. Нанесение с помощью ракеля в форме невращающегося цилиндра. Пленка ПЭТ пропускается между двумя стальными цилиндрами диаметром 20 мм и длиной 1000 мм. Поверхность цилиндров тщательно отполирована. Толщина ПП задается прокладками, расположенными по краям цилиндра и имеющими толщину 60 мкм. 2 мл ЖК наносят в виде полосы шириной 5-10 мм на поверхность пленки непосредственно перед цилиндром. Затем пленку протягивают между цилиндрами со скоростью 150 мм/сек. После высыхания ПП имеет следующие параметры: пропускание - To=38% и Kd=15.

1.3.1.3. Нанесение катящимся цилиндром.

Цилиндр диаметром 20 мм и длиной 200 мм помещен на плоской поверхности без возможности двигаться вдоль нее, но с возможностью вращения вокруг своей оси. На краях цилиндра закрепляются прокладки толщиной 10 мкм. Один конец пленки пропускают между цилиндром и плоской поверхностью, перед цилиндром на пленку наносят около 1 мл ЖК и затем пленку протягивают со скоростью 150 мм/сек. При этом катящийся цилиндр распределяет ЖК в однородный слой. После высыхания ПП имеет следующие параметры: To=45%, Kd= 17.0.

1.3.1.4. Нанесение при разрыве двух пленок.

Два цилиндра диаметром 20 мм и длиной 200 мм закрепляют неподвижно на столе на высоте 150 мм от его поверхности и на расстоянии 110 мкм один от другого. Концы двух пленок толщиной 50 мкм пропускают между цилиндрами на расстоянии 150 мм. 0,5 мл ЖК наносят в промежуточное пространство между цилиндрами на поверхность обеих пленок. Затем обе пленки одновременно протягивают вниз с одновременным разведением со скоростью 50 мм/сек. После высыхания ПП имеет: To=45%, Kd=16.8.

1.3.2. Нанесение ПП на твердую поверхность.

1.3.2.1. Нанесение с помощью ракеля в форме невращающегося цилиндра. Стеклянную пластину размером 100 на 100 кв.мм и толщиной 2 мм тщательно отмывают и высушивают. На край пластины наносят в виде полосы 1 мл ЖК. Пластину закрепляют на столике, который может двигаться прямолинейно. Ракель диаметром 20 мм и длиной 200 мм прижимают к пластине. Toлщина формируемого слоя задается двумя прокладками толщиной 10 мкм, закрепленными на цилиндре на расстоянии 80 мм друг от друга. Столик с закрепленной пластиной движется со скоростью 100 мм/сек относительно неподвижного цилиндра. После высыхания ПП имеет следующие параметры: To=43% Kd= 16.0.

1.3.2.2. Нанесение с помощью катящегося цилиндра.

Стеклянную пластину с нанесенным на нее ЖК закрепляют на подвижном столике также, как и в примере 1.3.2.1. По продольным краям пластины закрепляют две прокладки толщиной 10 мкм и шириной 5 мкм. Цилиндр, способный вращаться вокруг своей оси, диаметром 20 мм и длиной 200 мм помещают на край пластины. Столик движется со скоростью 200 мм/сек относительно цилиндра таким образом, чтобы цилиндр катился по поверхности пластины. При этом ЖК равномерно распределяется и ориентируется на поверхности пластины. После высыхания ПП имеет следующие параметры: To=45%, Kd=15.0.

1.3.2.3. Нанесение при отрыве пленки от поверхности твердой пластины.

На подготовленную пластину с закрепленными на продольных краях прокладками толщиной 10 мкм наносят 0.3 мл ЖК. Затем пластину покрывают пленкой ПЭТ шириной 80 мм, длиной 100 мм и толщиной 2 мкм. ЖК распределяют вдоль поверхности пластины с помощью валика, после чего пленку отрывают, начиная с одного из краев со скоростью 50 мм/сек. После высыхания ПП имеет следующие параметры: To=44%, Kd=16.2.

Пример 2. Синтез красителя формулы I, R=H, n=3.

5 г Красителя кубового золотисто-желтого ЖХ растворяют в 50 мл 20-45% олеума, добавляют 0.03 г сульфата ртути и нагревают до 115^oC. Реакционную массу выдерживают при 110-120^oC в течение 8 часов. По окончании выдержки реакционную массу разбавляют водой до концентрации серной кислоты 50% и добавляют 25 г хлористого натрия. Полученную суспензию нагревают до 80^oC и фильтруют. Осадок промывают 12% раствором хлористого натрия, затем 16% соляной кислотой, после чего промывают изопропиловым спиртом и сушат. Получают 5.4 г красителя формулы 1, n= 3. Найдено %: S 14.89, 15.03. C₂₄H₁₂O₁₁S₃ + 3H₂O. Вычислено %: S 15.36.

Аналогичным образом, сульфированием кубового золотисто-желтого КХ получают краситель формулы I, R=Br, n=2. Найдено %: Br 23.44, 23.68; S 9.00, 9.12. C₂₄H₁₀Br₂O₈S₂ + 2H₂O. Вычислено%: Br 23.32; S 9.33.

Аналогичным образом получают краситель формулы I, R=антрахинонил-1-амино, n= 4. Найдено %: N 2.40, 2.54; S 10.78, 10.81. C₅₂H₂₈N₂O₁₈S₄ + 4H₂O. Вычислено %: N 2.39; S 10.96.

Аналогичным образом, сульфированием красителя кубового чисто- желтого 4К получают краситель формулы II, n=4. Найдено %: S 12.97, 12.68: N 2.56, 2.64. C₄₂H₁₈N₂O₁₈S₄. Вычислено %: S 13.25; N 2.90.

Аналогичным образом, сульфированием кубового серого 2С получают краситель формулы IV, R= антрахинонил-1-амино, n= 4. Найдено %: N 2.36, 2.61: S 10.98. 11.00. C₅₀H₂₄N₂O₁₈S₄ + 4H₂O. Вычислено %: N 2.46; S 11.23.

Аналогичным образом, сульфированием кубового темно-зеленого Ж получают краситель формулы XII, R=a), n=3. Найдено %: S 12.24, 12.57; N 1.80, 2.01. C₃₁H₁₅NO₁₂S₃ + 3H₂O. Вычислено %: S 12.94; N 1.88.

Аналогичным образом, сульфированием 9-бромпроизводного кубового темно-зеленого Ж получают краситель формулы XII, R=b), n=2. Найдено %: S 7.98, 8.12; Br 9.55, 9.60; N 1.45, 1.67. C₃₁H₁₄BrNO₉S₂ + 4H₂O. Вычислено %: S 8.44; Br 9.73; N 1.70.

Аналогичным образом, сульфированием кубового серого 23 получают краситель формулы XII, R=c), n=4. Найдено % S 11.57, 11.88. C₄₅H₂₂N₂O₁₇S₄ + 4H₂O. Вычислено %: S 12.08.

Пример 3. Синтез красителя формулы III, R=H, n=2.

5 г Дифталоилкарбазола растворяют в смеси 10 мл 20% олеума и 20 мл хлорсульфоновой кислоты и нагревают при 85-90^oC в течение 10-12 часов. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают и разбавляют водой до получения 50% серной кислоты. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают 16% соляной кислотой и высушивают. Затем осадок растворяют в 150 мл воды при значении pH 6 и добавляют 100 мл изопропилового спирта. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают смесью вода-изопропанол в соотношении 1:1 и сушат. Получают 5.8 г красителя III, R=H, n=2. Найдено %: S 9.34, 9.65; N 2.00. 2.35. C₂₈H₁₃NO₁₀S₂ + 4H₂O. Вычислено %: S 9.73; N 2.12.

Аналогичным образом, получают при сульфировании 4,5'-дибензоиламинодифталоилкарбазола краситель формулы III, R=NHCOPh, n=3. Найдено %: S 10.36, 10.55; N 4.07, 4.26. C₄₂H₂₃N₃O₁₅S₃ + 3H₂O. Вычислено %: S 10.94; N 4.38.

Аналогичным образом, получают при сульфировании 5,5'-дибензоиламинодифталоилкарбазола краситель формулы III, R=NHCOPh, n=4. Найдено %: S 11.87, 11.98: N 3.98, 4.11. C₄₂H₂₃N₃O₁₈S₄. Вычислено %: S 12.13; 4.26.

Аналогичным образом, сульфированием гидроксифенилимида метилбензимидазола 1,4,5,8-нафталинтетракарбоновой кислоты (НТКК) получают краситель формулы V, R=OH, R'=CH₃, n=3. Найдено %; N 5.33, 5.60; S 12.00, 12.23. C₂₇H₁₅N₃O₁₃S₃ + 3H₂O. Вычислено %: N 5.68; S 12.99.

Аналогичным образом, сульфированием бутилфенилимида хлорбензимидазола НТКК получают краситель формулы V, R=C₄H₉, R'=Cl, n=2. Найдено %: Cl 4.68, 5.12: N 5.33, 5.60; S 8.90, 9.23. C₃₀H₂₀ClN₃O₉S₂ + 2H₂O. Вычислено %: Cl 5.06; N 5.99; S 9.12.

Аналогичным образом, сульфированием этоксифенилимида метилбензимидазола НТКК получают краситель формулы V, R=C₂H₅O, R'=CH₃, n=3. Найдено %: N 5.00, 5.32; S 11.90, 12.45. C₂₉H₁₉N₃O₁₃S₃ + 3H₂O. Вычислено %: N 5.48; S 12.52.

Аналогичным образом, сульфированием бромфенилимида метилбензимидазола НТКК получают краситель формулы V, R=Br, R'=CH₃, n=2. Найдено %: Br 10.77, 10.98; N 5.45, 5.71: S 9.56, 9.79. C₂₇H₁₅BrN₃O₉S₂ + 2H₂O. Вычислено %: Br 11.36; N 5.97; S 9.09.

Аналогичным образом, сульфированием гидроксифенилимида метилбензимидазола 3,4,9,10-перилентетракарбоновой кислоты (ПТКК) получают краситель формулы VI, R= OH, R'= CH₃, n=3. Найдено %: N 5.54, 5.76; S 11.87, 12.00. C₃₁H₁₉N₃O₁₃S₃ + 3H₂O. Вычислено %: N 5.32; S 12.14.

Аналогичным образом, сульфированием бутилфенилимида хлорбензимидазола ПТКК получают краситель формулы VI, R₄H₉, R'=Cl, n=2. Найдено %: Cl 4.32, 4.40; N 5.34, 5.39; S 8.90, 9.34. C₃₄H₂₄ClN₃O₉S₂ + 2H₂O. Вычислено %: Cl 4.71: N 5.57; S 8.49.

Аналогичным образом, сульфированием метоксифенилимида бензимидазола 3,4,9,10-антантронтетракарбоновой кислоты (ААТКК) получают краситель формулы VII, R'=CH₃О, R'=H, n=3. Найдено %: N 4.59, 4.76; S 10.45, 10.51. C₃₉H₁₇N₃O₁₅S₃ + 3H₂). Вычислено %: N 4.75; S 10.85.

Аналогичным образом, сульфированием метилфенилимида бромбензимидазола ААТКК получают краситель формулы VII, R=CH₃, R'=Br, n=2. Найдено %: Br 8.56, 8.70; N 4.33, 4.50; S 7.69, 7.90. C₃₉H₁₆BrN₃O₁₁S₂ + 2H₂O. Вычислено %: Br 9.07; N 4.76; S 7.26.

Аналогичным образом, сульфированием дигидроксиизовиолантрона получают краситель формулы IX, R= OH, n=2. Найдено %: S 8.98, 9.08. C₃₄H₁₆O₁₆S₂ + 2H₂O. Вычислено %: S 9.37.

Аналогичным образом, сульфированием диметоксиизовиолантрона получают краситель формулы IX, R= CH₃, n=2. Найдено %: S 9.65, 9.49. C₃₆H₁₈O₁₀S₂ + 2H₂O. Вычислено %: S 9.03.

Аналогичным образом, сульфированием диметоксивиолантрона получают краситель формулы X, R=CH₃, n=2. Найдено %: S 9.75, 9.60. C₃₆H₁₈O₁₀S₂ + 2H₂O. Вычислено %: S 9.03.

Аналогичным образом, сульфированием дианилино дихлорпиренхинона получают краситель формулы XI, R=H, n=2. Найдено %: S 9.88, 9.95. C₂₈H₁₈Cl₂N₂O₈S₂ + 2H₂O. Вычислено %: S 9.42.

Аналогичным образом, сульфированием ди(4-хлоранилино)- дихлорпиренхинона получают краситель формулы XI, R= 4-Cl, n= 2. Найдено %: S 8.78, 8.90. C₂₈H₁₆Cl₄N₂O₈S₂ + 2H₂O. Вычислено %: S 8.55.

Аналогичным образом, сульфированием кубового серого С получают краситель формулы XIII, n=3. Найдено %: S 10.97, 11.21. C₄₅H₂₁N₃O₁₃S₃. Вычислено %: S 10.60.

Пример 4. Синтез красителя формулы V, R=R'=H, n=2.

10 г Фенилимида бензимидазола НТКК растворяют в 50 мл 10% олеума и нагревают при 80-85^oC в течение 4 часов. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают и разбавляют 100 мл воды. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают концентрированной соляной кислотой до отсутствия в промывной воде сульфат-аниона, отжимают и сушат. Получают 12.45 г красителя V, R=R'=H, n=2. Найдено %: N 6.98, 7.10: S 11.67, 11.73. C₂₆H₁₃N₃O₉S₂ + 2H₂O. Вычислено %: N 7.30; S 11.13.

Аналогичным образом, сульфированием метоксифенилимида бензимидазола НТКК получают краситель формулы V, R=CH₃О, R'=H, n=2. Найдено %: N 6.33, 6.40; S 10.34, 10.50. C₂₇H₁₅N₃O₁₀S₂ + 2H₂O. Вычислено %: N 6.55; S 9.98.

Аналогичным образом получают краситель формулы V, R=NHPh, R'=H, n=4. Найдено %:N 5.89, 6.10; S 13.90, 14.11. C₃₂H₁₈N₄O₁₅S₄ + 4H₂O. Вычислено %: N 6.24; S 14.25.

Аналогичным образом получают краситель формулы V, R=OC₆H₅, R'=CH₃, n=3. Найдено % N 4.78, 5.10; S 11.45, 11.63. C₃₃H₁₉N₃O₁₃S₃ + 3H₂O. Вычислено %: N 5.15; S 11.78.

Аналогичным образом, сульфированием фенилимида бензимидазола ПТКК получают краситель формулы VI, R=R'=H. n=2. Найдено %: N 5.87, 5.90; S 9.99, 10.12. C₃₀H₁₇N₃O₉S₂ + 2H₂O. Вычислено %: N 6.33; S 9.65.

Аналогичным образом, сульфированием метоксифенилимида бензимидазола ПТКК получают краситель формулы VI, R=CH₃О, R'=H, n=2. Найдено %: N 5.34, 5.60; S 9.45, 9.63. C₃₁H₁₉N₃O₁₀S₂ + 2H₂O. Вычислено %: N 5.91; S 9.00.

Аналогичным образом получают краситель формулы VI, R=NHPh, R'=H, n=4. Найдено %: N 5.46, 5.66; S 13.00, 13.47. C₃₆H₂₂N₄O₁₅S₄ + 4H₂O. Вычислено %: N 5.89; S 13.47.

Аналогичным образом, сульфированием этоксифенилимида бромбензимидазола ПТКК получают краситель формулы VI, R=C₂H₅O, R'=Br, n=2. Найдено %: Br 9.78, 9.90; N 4.98, 5.12; S 8.23, 8.45. C₃₂H₂₀BrN₃O₁₀S₂ + 2H₂O. Вычислено %: Br 10.18; N 5.34; S 8.14.

Аналогичным образом, сульфированием фенилимида бензимидазола ААТКК получают краситель формулы VII, R=R'=H, n=2. Найдено %: N 4.87, 4.90; S 8.45, 8.64. C₃₈H₁₅N₃O₁₁S₂ + 2H₂O. Вычислено %: N 5.32; S 8.11.

Аналогичным образом, сульфированием этоксифенилимида хлорбензимидазола ААТКК получают краситель формулы VII, R=C₂H₅O. R'=Cl, n=2. Найдено %: Cl 3.67, 3.90; N 4.34, 4.51. C₄₀H₁₈ClN₃O₁₂S₂ + 2H₂O. Вычислено %: Cl 4.08; N 4.83; S 7.36.

Аналогичным образом получают краситель формулы VII, R=OPh, R'=CH₃, n=3. Найдено %: N 3.99, 4.27; S 9.45, 9.81. C₄₅H₂₁N₃O₁₅S₃ + 3H₂O. Вычислено %: N 4.23; S 9.67.

Пример 5. Синтез красителя формулы VIII, R=CH₃О.

10 г Диметокситиоиндиго растворяют в 50 мл 18-25% олеума и выдерживают при комнатной температуре в течение 15-18 часов до водорастворимой пробы. По окончании выдержки реакционную массу разбавляют водой до получения 50% серной кислоты, добавляют 25 г хлористого натрия, нагревают до 50^oC и фильтруют. Осадок промывают 15% раствором хлористого натрия, затем 16% соляной кислотой до отсутствия сульфат-аниона и сушат. Полученный осадок кипятят с 100 мл этилового спирта и фильтруют горячим, после чего промывают 20 мл спирта и сушат. Получают 12.4 г красителя формулы V, R=CH₃О. Найдено %: S 21.77, 21.89. C₁₈H₁₂O₁₀S₄ + 4H₂O. Вычислено %: S 21.81.

Аналогичным образом, сульфированием тиоиндиго оранжевого КХ получают краситель формулы V, R=C₂H₅O. Найдено %: S 20.34, 20.42. C₂₀H₁₆O₁₀S₄ + 4H₂O. Вычислено %: S 20.82.

Аналогичным образом, сульфированием тиоиндиго розового 2С получают краситель формулы V, R= Cl. Найдено %: S 22.26, 22,44; Cl 12.09, 12.23. C₁₆H₆Cl₂O₈S₄ + 2H₂O. Вычислено %: S 22.86; Cl 12.64.

Аналогичным образом, сульфированием дианизидино- дихлорпиренхинона получают краситель формулы VIII, R= CH₃О, n=2. Найдено %: S 8.33, 8.50; Cl 10.05, 10.10; N 3.60, 3.68. C₃₀H₂₂Cl₂N₂O₁₀S₂ + 2H₂O. Вычислено %: S 8.65; Cl 9.58; N 3.78.

Аналогичным образом, сульфированием соответствующих замещенных дифениламино-дихлорпиренхинона получают красители формулы VIII, где R=CH₃, C₂H₅O.

Аналогичным образом, сульфированием соответствующих производных 6-ариламинопиримидантронов получают красители формулы XIV: R=Ph, R'=CH₃, X=H, n= 2. Найдено %: N 6.66, 6.89; S 10.78, 10.90. C₂₆H₁₉N₃O₇S₂ + 2H₂O. Вычислено %: N 7.04; S 10.72. R=H, R'=NHC₆H₅, X=Br, n=2. Найдено %: Br 11.78, 11.90; N 7.98, 8.30; S 8.97, 9.20. C₂₆H₁₇BrN₄O₇S₂ + 2H₂O. Вычислено %: Br 11.82; N 8.27; S 9.45. R=C₆H₅, R'=OC₆H₅, X=H, n=3. Найдено %: N 5.01, 5.33; S 11.90. 12.25. C₃₂H₂₁N₃O₁₁S₃ + 3H₂O. Вычислено %: N 5.43; S 12.42. R=ClC₆H₄, R'= OC₆H₅, X=SO₃H, n=2. Найдено %: Cl 4.00, 4.34; N 4.90, 5.11; S 11.78, 11.98. C₃₂H₂₀ClN₃O₁₁S₃ + 3H₂O. Вычислено %: Cl 4.39; N 5.20; S 11.89.

Пример 6. Синтез красителей формулы XV осуществляют по известной методике "3" из соответствующих производных 1-амино-4- 6романтрахинона.

Пример 7. Синтез красителя формулы XVI, R'=R"=CH₃, n=2, Y=CH₃SO₄.

3.08 г Ангидрида 1,4-диаминоантрахинон-2,3- дикарбоновой кислоты, 1.32 г диметиламиноэтиламина в 30 мл уксусной кислоты нагревают до кипения и выдерживают при кипении в течение 4 часов. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают, осадок отфильтровывают, промывают спиртом и высушивают. Получают 3.6 г диметиламиноэтилимида 1,4-диаминоантрахинон-2,3-дикарбоновой кислоты.

Полученный имид суспендируют в 100 мл хлорбензола и добавляют при комнатной температуре 0.5 мл диметилсульфата в 10 мл хлорбензола, перемешивают в течение 5 часов и оставляют на ночь. Осадок отфильтровывают, промывают бензолом, петролейным эфиром и сушат. Получают 4.85 г красителя.

Аналогичным образом получают с использованием 3- диэтиламинопропиламина краситель формулы XVI, R'=C₂H₅, R''=CH₃, Y=CH₃SO₄ или Cl.

Синтез азокрасителей формулы XVII осуществляют по стандартной методике, например "4", реакцией азосочетания соответствующих солей диазония с солями фениламиноэтилалкилдиметиламмония, которые получают по методике "5".

Синтез красителей формулы XVIII осуществляют по стандартной методике "4".

Синтез красителей формулы XIX проводят по известной методике "6".

Азокрасители формулы XX получают известным способом (7).

Пример 8. Синтез красителя формулы ХХПа, R'=H, Y=H, n=30.

39.4 г (0.1 моль) Диангидрида 1,1'-бинафтил-4,4',5,5'-тетракарбоновой кислоты (БТКК), 12.96 г (0.12 моль) пара-фенилендимамина и 8.2 г ацетата натрия в 300 мл диметилацетамида (ДММА) или диметилсульфоксида (ДМСО) нагревают при 100-120^oC в течение 12 часов. По окончании выдержки реакционную массу выливают на смесь 1000 мл воды и 100 мл концентрированной соляной кислоты, выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат. Получают 45,2 г (95,8%) красителя. Среднемассовая молекулярная масса М.М.=14000.

В этом примере и во всех последующих приведены значения М.М., определенные методом седиментации, и соответствующие им средние значения числа звеньев n. Как правило, диапазон распределения по массам для всех красителей соответствует диапазону по числу звеньев от 20 до 300.

Пример 9.

Краситель ХХIIb, R'=COOH, Y=H. n=40 получают аналогичным образом конденсацией диангидрида 1,1'-бинафтил-4.4'5,5'8,8'- гексакарбоновой кислоты (БГКК) с пара-фенилендиамином, М.М.=21600.

Пример 10.

Аналогично примеру 8 получают краситель XXIIb, R'=NO₂, Y=H, n=50 конденсацией диангидрида 8,8'-динитро-БТКК с бензидином в уксусной кислоте, М.М.= 27800.

Пример 11.

Синтез красителя XXIIв, R'=SO₃H, X=O, Y=H, n=60.

5,54 г (0.01 мол) Диангидрида 8,8'-дисульфокислоты БТКК, 2,38 г (0.012 мол) 4,4'-диаминодифенилового эфира и 0,82 г уксуснокислого натрия в 100 мл воды нагревают при 100-105^oC в течение 10 часов, затем реакционную массу охлаждают, подкисляют до pH 1.0 и отфильтровывают. Осадок отжимают и промывают водой до нейтральной cреды. Получают 7.02 г (93.8%) красителя, М.М.= 43100.

Пример 12.

Аналогично примеру 11 краситель XXIIв, R'=SO₃H, X=CH=CH, Y=SO₃H, n=75 получают конденсацией диангидрида 8,8'-дисульфокислоты БТКК с 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфокислотой, М.М.=66700.

Пример 13.

Аналогично примеру 10 краситель XXIIб, R'=COOH, Y=COOH n-70 получают конденсацией диангидрида БГКК с бензидин-3,3'-дикарбоновой кислотой, М.М.= 50300 Пример 14.

Аналогично примеру 10 краситель XXIIб, R'-COOH, Y=CH₃O n=60 получают конденсацией диангидрида БГКК с дианизидином, М.М.=41400 Пример 15.

Аналогично примеру 8 краситель XXIIв, R'=COOH, X=CONH, Y=H, n=80 получают конденсацией диангидрида БГКК с 4,4'-диаминобензанилидом, М.М.=53900 Пример 16.

Аналогично примеру 10 краситель XXIIб, R'=H, Y=CH₃ n=85 получают конденсацией диангидрида БТКК с 3,3'-толидином, М.М.=48500 Пример 17.

Аналогично примеру 11 краситель XXIIв, R'=SO₃H, X=NH, Y=H и SO₃H, n=60 получают взаимодействием диангидрида 8,8'-дисульфокислоты БТКК с 4,4'-диаминодифениламин-2-сульфокислотой, М.М.=47800 Пример 18 Аналогично примеру 8 краситель XXIIв, R'=COOH, X=NHCONH, Y=H получают конденсацией диангидрида БГКК с 4,4'-диаминодифенилмочевиной.

Пример 19.

Синтез красителей формулы XXIII (общая методика). R'=H, n=90 0.01 мол диангидрида 8,8'-дизамещенной БТКК, 0.01 мол тетраминодифенилового эфира и 0.8г ацетата натрия в 100 мл диметилсульфоксида нагревают при 100-110^oC в течение 10-15 часов. По окончании реакции (контроль - методом ТСХ на пластинах с закрепленным слоем силикагеля) реакционную массу выливают на смесь 1000 мл воды и 100 мл концентрированной соляной кислоты. Осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат. Выход 85-90%, М.М.=61400 Пример 20. Синтез красителей формулы XXIV (общая методика), R=-C₆H₄-, n= 120 0.01 мол диангидрида 1,4,5,8-нафталинтетракарбоновой кислоты (НТКК) и 0.01 мол п-фенилендиамина в 100 мл полифосфорной кислоты нагревают при 200^oC в течение 25 часов. Затем реакционную массу охлаждают до 70-90^oC и выливают тонкой струей на 500 г измельченного льда. Осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат. Выход 90-95%. M.М.=40600 Пример 21.

Аналогично примеру 19 конденсацией диангидрида НТКК с тетрааминодифениловым эфиром получают краситель XXV, Y=H, n=130, М.М.=55400 Пример 22.

Синтез красителя XXV, Y=SO₃H, n=150 5.0 г Красителя XXV, Y=H растворяют в 50 мл 20% олеума, нагревают до 85-90^oC и выдерживают при этой температуре в течение 5 часов до получения водорастворимой пробы. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и при охлаждении льдом прикалывают 90 мл воды таким образом, чтобы температура реакционной массы не превышала 35-40^oC. Затем размешивают в течение 30 минут, после чего фильтруют, промывают вначале 55% серной кислотой, потом 40%-ной. Затем осадок промывают 15% соляной кислотой и сушат. Получают 6.46 г (93.8%) красителя. М.М.=88000 Пример 23.

Синтез красителей общей формулы XXVI (стандартная методика).

К раствору 3.6 г красителя формулы XXII, R'=COOH, R=-C₆H₄-, n=120 в 300 мл 2% раствора едкого натра прибавляют 9.0 г дитионита натрия, нагревают до 80-85^oC и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут. Затем через полученный фиолетовый раствор продувают воздух до образования осадка красного цвета, который отфильтровывают, промывают водой и сушат. Выход красителей XXVI (R=C₆H₄-, n=120) составляет 65-80%, М.М.=55900 Пример 24.

Синтез красителя XXVII, Y=H,n=160 К раствору 5.2 г красителя XXIII, R'=COOH в 500 мл 2% раствора едкого натра прибавляют 2.5 r гидроксиметилсульфината натрия, нагревают до 96-98^oC и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут. Затем через полученную сине-фиолетовую реакционную массу продувают воздух до исчезновения избыт