棉用大分子抗紫外整理剂的合成与应用研究

论文摘要

本文设计合成了一类以聚乙烯胺为骨架的棉用大分子紫外线吸收剂。利用骨架分子的多位点反应性,接枝经结构修饰的高性能紫外线吸收剂分子；利用骨架分子的阳离子性,赋予整理试剂对棉纤维的高亲和力和水溶性。通过试剂结构优化和应用研究,提升棉用抗紫外整理剂应用性能。本文首先合成两个含有可接枝基团的苯并三唑小分子紫外线吸收剂2-（2’-乙酰氧基-5’-溴代甲基苯基）-2H-苯并三唑和2-（2’-羟基-5’-羧基苯基）-2H-苯并三唑。对2-（2’-羟基-5’-甲基苯基）-2H-苯并三唑（简称UV-P）苄基位溴代反应条件做了系统研究,得到了最佳制备条件为氮气保护下,四氯化碳为溶剂,偶氮二异丁腈（ALBN）引发,N-溴代丁二酰亚胺（NBS）与2-（2’-乙酰氧基-5’-甲基苯基）-2H-苯并三唑摩尔比1：1,回流反应1hr。在上述条件下,2-（2’-乙酰氧基-5’-溴代甲基苯基）-2H-苯并三唑产率为60%。对2-（2’-羟基-5’-羧基苯基）-2H-苯并三唑合成中脱羧现象做了探讨,并通过羧基保护得到了目标产物。上述两个产物均经UV-Vis、IR、MS、1H-NMR进行了结构表征。本文在水与四氢呋喃混合溶剂体系,pH为10左右,回流条件下将2-（2’-乙酰氧基-5’-溴代甲基苯基）-2H-苯并三唑接枝到聚乙烯胺大分子上。反应时间1hr,不同接枝量的反应收率均在90%以上,制备的大分子紫外线吸收剂（UV-P-g-PVAm）水溶性随接枝量提高而下降。产物通过TLC、IR与UV-Vis表征证明了接枝产物结构正确。为得到水溶性更好的抗紫外整理剂,本论文将二苯甲酮类紫外线吸收剂2,4-二羟基二苯甲酮（简称UV-0）进行改性,合成2-羟基-4（2,3-环氧丙氧基）二苯甲酮。在水与四氢呋喃混合溶剂体系,pH为10左右,回流条件下将2-羟基-4（2,3-环氧丙氧基）二苯甲酮接枝到聚乙烯胺大分子上。反应时间3hr,不同接枝量的反应收率均在80%以上。由于环氧环打开后形成羟基,增加了试剂的亲水性,此类大分子紫外线吸收剂（UV-O-g-PVAm）水溶性优于UV-P-g-PVAm。产物通过TLC、IR与UV-Vis进行表征。同时本文利用聚乙烯胺的多位点反应性,尝试将苯并三唑和二苯甲酮两类紫外线吸收剂进行分子内复合接枝,调节了产物的水溶性,也可优化紫外吸收性能。本文采用浸-轧-焙烘工艺将大分子紫外线吸收剂应用于棉织物,采用弱酸性条件整理,采用对位酯型交联剂进行交联固着。对比了使用交联剂与不使用交联剂两种方式的固着效果,结果表明使用交联剂后固着效果更好。将不同接枝量的大分子紫外线吸收剂用于棉织物抗紫外整理,结果表明提高大分子紫外线吸收剂的接枝率及整理液浓度整理后效果提升并不明显,这可能与纤维的吸附量有关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 紫外线吸收剂研究进展
• 1.1.1 常见紫外线吸收剂
• 1.1.2 紫外线吸收剂的吸收原理
• 1.2 棉织物抗紫外整理研究进展
• 1.2.1 织物抗紫外评价方法
• 1.2.2 有机紫外线吸收剂整理研究进展
• 1.2.3 无机纳米紫外线屏蔽剂整理研究进展
• 1.3 本论文的指导思想
• 2 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 化学试剂
• 2.1.2 实验仪器设备
• 2.2 反应性紫外线吸收剂的合成
• 2.2.1 2-（2’-乙酰氧基-5’-甲基苯基）-2H-苯并三唑（2a-0）的合成
• 2.2.2 2-（2’-乙酰氧基-5’-溴代甲基苯基）-2H-苯并三唑（2a-1）的合成
• 2.2.3 2-（2’-羟基-5’-羧基苯基）-2H-苯并三唑（2b）的合成
• 2.2.4 2-（2’,4’-二羟基-5’-羧基苯基）-2H-苯并三唑（2c）的合成
• 2.2.5 2-羟基-4（2,3-环氧丙氧基）二苯甲酮（2d）的合成
• 2.3 大分子紫外线吸收剂的合成
• 2.3.1 UV-P-g-PVAm的合成
• 2.3.2 UV-O-g-PVAm的合成
• 2.3.3 UV-P/UV-O-g-PVAm的合成
• 2.3.4 标准工作曲线的测定
• 2.4 棉织物抗紫外整理
• 2.4.1 整理工作液的制备
• 2.4.2 布样的准备
• 2.4.3 整理
• 2.4.4 抗紫外效果评价测试
• 2.4.5 耐光照性测试
• 2.4.6 耐水洗性测试
• 3 结果讨论
• 3.1 苯并三唑类紫外线吸收剂接枝聚乙烯胺的合成研究与产物表征
• 3.1.1 2-（2’-乙酰氧基-5’-甲基苯基）-2H-苯并三唑（2a-0）的合成与表征
• 3.1.2 2-（2’-乙酰氧基-5’-溴代甲基苯基）-2H-苯并三唑（2a-1）的合成与表征
• 3.1.3 2-（2’-乙酰氧基-5’-二溴甲基苯基）-2H-苯并三唑（2a-2）的表征
• 3.1.4 2-（2’-乙酰氧基-5’-溴代甲基苯基）-2H-苯并三唑（2a-1）合成条件研究
• 3.1.5 2-（2’-羟基-5’-羧基苯基）-2H-苯并三唑（2b）的合成与表征
• 3.1.6 对羟基苯甲酸偶合反应脱羧现象的研究
• 3.1.7 2-（2’,4’-羟基-5’-羧基苯基）-2H-苯并三唑（2c）的合成与表征
• 3.1.8 UV-P-g-PVAm的合成与表征
• 3.1.9 不同接枝率对产物水溶性的影响
• 3.2 二苯甲酮类紫外线吸收剂接枝聚乙烯胺的合成研究与产物表征
• 3.2.1 2-羟基-4（2,3-环氧丙氧基）二苯甲酮（2d）的合成与表征
• 3.2.2 UV-O-g-PVAm的合成与表征
• 3.2.3 不同接枝率对产物水溶性的影响
• 3.3 苯并三唑类和二苯甲酮类紫外线吸收剂混合接枝聚乙烯胺合成与表征
• 3.4 大分子紫外线吸收剂对棉织物的整理及效果评价
• 3.4.1 浸渍时间对整理效果的影响
• 3.4.2 接枝率/整理剂浓度对整理效果的影响
• 3.4.3 交联剂对整理效果的影响
• 3.4.4 复配效果
• 3.4.5 整理效果总评价
• 3.5 整理后布样的扫描电镜
• 3.6 整理后布样的耐光照性评价
• 3.7 整理后布样的耐水洗性评价
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢