本发明涉及一种吡啶酮偶氮染料及其制备方法，属于精细化工。
背景技术：
1、着色剂是彩色滤光片的重要组成部分之一，其直接决定彩色图像的质量。理想的滤光片着色剂应具备在特定光谱范围内有窄而尖的吸收峰，具有较高的摩尔吸光系数，在紫外光照射前后具有较好的光稳定性(△e≤3)，在热烘烤前后具有较好的热稳定性(△e≤3)，以及在工业溶剂丙二醇甲醚醋酸酯(pgmea)或n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中具有良好的溶解性能(s≥5g/100ml)的特点。
2、吡啶酮类衍生物作为杂环偶氮染料的重要组成部分，大多作为偶合组分制备色光鲜亮的染料，相较于传统染料有更高的摩尔吸光系数，且各项耐牢度较高，通常作为分散染料用于纺织品的着色(cn 105504858 a)。分散染料的特点是不溶于水、分子中含有脂溶性取代基，这种特性恰恰符合我们对于滤光片染料的要求。但是吡啶酮类偶氮染料存在的一个根本问题是在有机溶剂中的溶解度较低。
3、为了改进这方面的不足，有研究学者曾在吡啶酮的n位引入脂肪族基、芳基、杂环基、氨基甲酰基、脂肪族羰基、芳基氧羰基、酰基、脂肪族磺酰基、芳基磺酰基、氨磺酰基等取代基，所制备的黄色滤光片染料具有较好的色泽度和亮度，但未对溶解度有具体说明(cn102483479 a)。又有研究学者在吡啶酮的n位引入羟乙基，分别与重氮组分中含甲基、羟基、甲酸甲酯基以及叔丁基的苯胺重氮盐偶合制得了九支染料，结果表明九支染料中有三支染料在n-甲基吡咯烷酮(nmp)中的溶解度大于4wt％，一支染料大于3wt％，其它几支染料的溶解度均不足3wt％(coloration technology,133,158-164,2016.)。后有研究学者(molecules,2022,27,6601.)以n-甲基吡啶酮为偶合组分，分别与重氮组分含甲基、氟、氯、溴的苯胺重氮盐进行偶合制备得到了四支染料，结果显示四支染料中溶解度最大的一支染料仅为0.5wt％(molecules,2022,27,6601.)。由此可见，引入常规的低碳数烷基、羟基以及酯基等取代基并不能有效改善吡啶酮偶氮染料溶解度较低的问题，于是有研究学者发明了一类n位为c1～c20取代的烷基、*-c(＝o)or1或*-oc(＝o)r1的吡啶酮，重氮组分为端位含有且中段由长链烷烃聚合物组成的苯胺，所制备的染料溶解度大于20wt％，具备优异的溶解性能(cn 105801477 a)。但是分子中引入长链聚合物势必会导致染料的摩尔吸光系数下降。因此在保证染料摩尔吸光系数不受影响的同时能够有效提高吡啶酮偶氮染料在有机溶剂中的溶解度成为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明提供了一种具有优良溶解性能的吡啶酮偶氮染料及其制备方法，该类染料的重氮组分为含有使苯环致钝基团的芳伯胺，偶合组分为n位被硅烷偶联剂(rsix3)、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷衍生物或笼型聚倍半硅氧烷(poss)取代的吡啶酮。该类染料重氮组分含有的吸电子基团与偶合组分吡啶酮环上的羟基协同作用可以降低偶氮键周围的电子云密度，从而提高染料的光稳定性；相较于常规的c-o键，si-o键本身具备更高的键能和更大的键角，可以提高染料的热稳定性。
2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、第一方面，本发明提供一种具备优良溶解性能的吡啶酮偶氮染料，所述吡啶酮偶氮染料的结构通式如式ⅰ所示：
4、
5、式ⅰ中，x1、x2、x3、x4、x5各自独立地选自硝基、氢、氟、氯、溴、氰基、取代或未取代的苯基中的一种；r为ⅰ-1、ⅰ-2或ⅰ-3中的一种：
6、
7、其中，0＜n＜100，n为整数；
8、m1、m2相互独立地选自以下结构通式中的一种：
9、
10、-h、-f、-cl、-br、-i；
11、其中，0＜m＜22，m为整数。
12、第二方面，本发明提供了上述吡啶酮偶氮染料的制备方法，包括如下步骤：
13、(1)以含有使苯环致钝基团的芳伯胺为重氮组分，将重氮组分、浓硫酸、浓磷酸加入反应容器中，降温至0-5℃后，逐滴加入亚硝酰硫酸进行重氮化反应，反应完成后，加入氨基磺酸消除多余的亚硝酰硫酸，得到重氮盐溶液；
14、(2)以n位被r取代后的吡啶酮为偶合组分，将偶合组分、乙醇和水加入到反应容器中，在室温下搅拌使偶合组分溶解，冷却至0-5℃，搅拌下加入步骤(1)得到的重氮盐溶液，反应逐渐升至室温，进行偶合反应；
15、(3)反应结束后，加水析出固体，向所得的染料混合液中加碱调节溶液的ph值至中性；
16、(4)经后处理，即得。
17、进一步的，所述重氮组分的结构式如式ⅱ所示：
18、
19、进一步的，所述偶合组分的结构式如ⅲ所示：
20、
21、进一步的，步骤(1)中，所述的重氮组分、浓硫酸、浓磷酸的投料摩尔比为1:1:1～1:3:3，更优选为1:3:3。
22、进一步的，步骤(1)中，所述的亚硝酰硫酸的浓度为25wt％～40wt％，更优选为40wt％。
23、进一步的，步骤(1)中，所述的重氮化反应时间为0.2h～8h，更优选为0.5h。
24、进一步的，步骤(2)中，所述的偶合组分、乙醇和水的比例为1:50:50～1:500:500。
25、进一步的，步骤(2)中，所述的向偶合组分中加入重氮盐溶液的时长为1～60min，更优选为30min。
26、进一步的，步骤(2)中，所述的偶合反应时长为1h～24h，更优选为8h。
27、进一步的，步骤(4)中，所述后处理包括：将步骤(3)所得染料混合液抽滤并用水洗至滤液澄清，烘干，得到粗产品；所得粗产品以柱层析的方法提纯，用有机溶剂梯度洗脱。
28、进一步的，所述的有机溶剂为乙酸乙酯-石油醚混合溶剂，所用溶剂的体积比为乙酸乙酯：石油醚＝1:1～1:5，更优选为乙酸乙酯：石油醚＝1:1。
29、本发明的有益效果为：本发明所述的吡啶酮偶氮染料摩尔吸光系数高，在溶剂中呈现鲜艳的色泽度和较高的亮度；所述染料在耐光热稳定性方面表现优良，以该染料制备而成的彩色膜片置于紫外灯下光照前后色差小于1.5，彩色膜片置于220℃下烘烤前后色差小于3(dye2除外)；同时，所述染料在丙二醇甲醚醋酸酯(pgmea)及n,n-二甲基甲酰胺(dmf)等有机溶剂中溶解度可达到5-9g/100ml，使该类染料在使用过程中提高了染料的利用率，很好地解决了吡啶酮偶氮染料在有机溶剂中溶解度较低的问题，且其合成相对容易，从而有利于其在工业中的生产应用。
1.一种吡啶酮偶氮染料，其特征在于，所述的吡啶酮偶氮染料的结构通式如式ⅰ所示：
2.权利要求1所述的吡啶酮偶氮染料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述重氮组分的结构式如式ⅱ所示：
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述偶合组分的结构式如ⅲ所示：
5.根据权利要求2-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的重氮组分、浓硫酸、浓磷酸的投料摩尔比为1:1:1～1:3:3；所述的亚硝酰硫酸的浓度为25wt％～40wt％；所述的重氮化反应时间为0.2h～8h。
6.根据权利要求2-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的偶合组分、乙醇和水的投料摩尔比为1:50:50～1:500:500。
7.根据权利要求2-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的向偶合组分中加入重氮盐溶液的时长为1min～60min；所述的偶合反应时间为1h～24h。
8.根据权利要求2-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述后处理包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为乙酸乙酯-石油醚的混合溶剂，所用溶剂的体积比为乙酸乙酯：石油醚＝1:1～1:5。
