棉用反应型紫外吸收剂的制备及应用

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1、棉用反应型紫外吸收剂的制备及应用06研3班岳森一、课题的目的、意义二、主要内容三、研究方案四、进度计划1.课题研究的目的、意义及现状由于臭氧层遭到严重破坏，辐射到地面的紫外线强度不断增加，从而导致人类皮肤癌的发病率急剧上升。紫外线对人体的辐射危害已引起世界各国的高度重视。我国是世界上的纺织品出口大国，但高质量的纺织品的质量并不乐观，特别是在一些功能性面料的开发上还与世界上许多国家存在较大的差距。本课题通过合成三嗪类化合物并对其研究，开发一种新型的紫外吸收剂以提高织物的抗紫外性能，提升我国纺织品的质量。常用的抗紫外线整理剂主要分为有机类与无机类两种。国内主要是向合成纤维聚合物中添加超微或

2、纳米级无机类紫外线屏蔽剂，经过纺丝获得具有抗紫外功能的纤维。但对处理技术要求高，成本大，不易用于天然纤维，在混纺时效果也难以控制。而国外主要是加速紫外吸收剂的研究，不断提高整理技术，降低成本。无机类紫外线反射剂主要通过对入射紫外线反射或折射，而达到抗紫外的目的。主要有陶瓷粉、金属氧化物等细粉或超细粉。有机类紫外线吸收剂主要包括水杨酸类、苯酮类、苯并三唑类。水杨酸熔点很低，易于升华，应用少；而苯酮类紫外线吸收效果不够理想；苯并三唑类无反应性基团，与织物结合强度低。研究表明：在各种纤维中，棉的紫外线吸收性能最低，是紫外线最易透过的面料，并且织物越轻薄，紫外线越容易透过，在紫外线辐射最强的夏

3、季，轻薄舒适的棉织物是人们的首选，因此，开发棉用反应型紫外吸收剂最为迫切。目前使纺织品具有抗紫外辐射功能主要采用两种方法：一种是在化纤纺丝过程中加入紫外线屏蔽剂生产抗紫外纤维，主要是抗紫外涤纶、丙纶纤维；另一种是在织物后整理加工时通过吸进或涂层的方法赋予纺织品抗紫外线功能。采用的抗紫外辐射剂主要有无机类紫外线屏蔽剂和有机类紫外线吸收剂。无机类紫外线屏蔽剂，主要通过对紫外线的反射或折射而达到抗紫外辐射的目的。它们没有光能的转化作用，只是利用陶瓷或金属氧化物等细粉或超细粉与纤维或织物进行物理结合，增加织物表面对紫外线的反射和散射作用，以防止紫外线透过织物。常用的无机类紫外线屏蔽剂有：ZnO

4、、TiO2、CaCO3等。有机类紫外线吸收剂，主要是吸收紫外线并进行能量转换，将紫外线变成低能量的热能或波长较短的电磁波，从而达到抗紫外辐射的目的。目前国内外常用的紫外线吸收剂主要有：水杨酸酯类化合物、二苯甲酮类和苯并三唑类等，水杨酸酯类熔点较低，易于升华，应用较少；二苯甲酮类价格较贵，吸收效果不够理想；苯并三唑类主要用于涤纶纤维，而且这些紫外线吸收剂均未含反应性官能团，对棉、麻等纤维素纤维缺乏亲和力，不易与纤维固着，很易扩散，需借助树脂涂层固着在织物表面，大大影响了棉织物的吸水性、透气性和舒适性。三嗪类化合物作为一种新型的紫外线吸收剂，其高性能得到学术和工程技术界的广泛认同。目前，国

5、产的三嗪类吸收剂只有用于塑料产品的三嗪-5，因其自身的色泽问题，而难于用于纺织品。三嗪类衍生物在工农业及医学中有许多重要的用途，可以作为杀菌剂、医药中间体、高聚物的抗氧剂及紫外线吸收剂。人们对于三嗪类化合物的研究一直具有较高的热情，新结构的三嗪类衍生物的合成专利及其新的用途不断被报道，对三嗪类衍生物的开发应用仍有待于进一步深入开展。1,3,5-三嗪类衍生物大致可以分为两类：(1)均三嗪，,即结构对称；(2)非对称均三嗪，结构上不对称。在作为紫外线吸收剂的1,3,5-三嗪类衍生物中均在取代苯环的邻位上为羟基，即所谓的羟基芳基取代物。现在的理论普遍认为是由于取代羟基苯基上的羟基与三嗪环上的

6、氮原子发生分子内键的键合与断开反应，从而转化紫外能量，使此类化合物具备吸收紫外线能量的功能而被用作紫外线吸收剂。本课题通过对三嗪-5结构的分析，作为紫外吸收剂的1，3，5－三嗪类衍生物属邻位羟苯基取代物，由邻位羟基与三嗪环上氮原子发生分子内键合形成一个螯合环，在吸收紫外线辐射后，氢键断裂发生分子内异构，分子再将能量以无害的热能或其它能量散发出去，分子重新复原。在此过程中，分子内氢键所形成的螯合环是其具有紫外吸收功能的关键，打开此螯合环的敏感范围正好是290-400nm紫外线能量范围。抗紫外辐射主要是针对UVA(320-400nm)和UVB（290-320nm），而UVC（200-290

7、nm）几乎被大气中的O3吸收。由于三嗪-5色泽较深（深黄色），含3个羟苯基基团，而羟苯基增多，会导致产物颜色加深。因此，本项研究拟减少羟苯基取代基数目，并引入可与纤维素分子发生化学反应的活性基团。制备棉用反应型紫外吸收剂，改善棉织物的抗紫外性能，并提高其抗紫外的耐久性。本课题主要从以上思路着手：试行研制一种棉用反应型紫外吸收剂，并进行结构表征，同时将其应用于棉织物的防紫外辐射整理，进行抗紫外效果评价，使其防晒指数UPF(UltravioletP