液态反应性防紫外线整理剂UVDHA的稳定性及应用研究

摘要

上世纪20年代以来，由于碳氟系溶剂和氟利昂的大量使用，地球大气层中的臭氧层逐渐遭到破坏，致使地面上的紫外线辐射强度不断增加。适量的紫外线照射有助于人体健康，但过量的紫外线照射最直接的结果就是引起各种皮肤疾病，甚至导致皮肤癌。纯棉织物是夏季最常用的面料，但它对紫外线的屏蔽效果较差，因此对棉织物进行防紫外线整理是很有必要的。
　　 棉用反应性防紫外线整理剂UVDH是实验室合成的均三嗪类紫外线吸收剂，适用于棉织物的防紫外线整理。它具有可与纤维素纤维发生反应的活性基团，整理过程类似于活性染料的染色，并在碱性条件下发生固着。UVDH在合成生产过程中往往要将其从液态烘干成固体并研磨成粉状，其间消耗大量的人力与能源，同时，以粉末状态使用时不仅使用不便，也容易对生产者造成一定的伤害；另外经UVDH整理后的棉织物具有很好的防紫外线效果，能够强烈地吸收UVB波段的紫外线，但对UVA波段的则吸收较少。本课题主要针对以上两个问题。通过对影响实验室合成的UVDH悬浮液体系的稳定性因素的研究，筛选出了2种有助于悬浮液体系稳定的分散剂IS和PEG20000，并确定了它们的总浓度为140g/L，其中IS与PEG20000的质量比为8:2。通过这个复合分散剂的加入，将液态的UVDH制成稳定的分散体系；另从一些吸收紫外线的物质中筛选出了合适的改进剂A，与液态的UVDH进行复配，得出UVDH与改进剂A的质量比为4:1的优化配方，并将其命名为UVDHA。该助剂在对UVB波段有较好吸收的同时，也对UVA波段产生较好的吸收效果，提高了防紫外线的能力。
　　 液态的防紫外线整理剂UVDHA由于其自身反应活性基团存在，容易发生一定程度的水解。试验结果表明：水解的程度和速度受到存放时间，温度以及pH值等因素的影响。UVDHA应在中性或弱碱性条件下保存，且放置时间不宜超过3个月，放置温度不宜超过40℃。
　　 本论文通过正交试验，确定了UVDHA对棉织物整理的优化工艺；其中元明粉浓度为90g/L，纯碱浓度为20g/L，吸附温度为60℃，固着温度为90℃。测定了经UVDHA整理后的棉织物的UPF值和紫外线透过率。坯布的UPF值可从4.17提高到30.1，而且UVA和UVB波段的紫外线透过率均有明显的降低，两者分别为3.04％，2.96％。将UVDHA分别与国内外同类产品进行对比，结果表明：经UVDHA处理后的织物不仅UVB波段的透过率较低，而且UVA波段的透过率也有明显降低，整体的防紫外线效果更佳。
　　 本文还研究了UVDHA整理对染色布的防紫外线性能和染色性能的影响，同时也对其耐光色牢度、耐水色牢度、耐汗渍色牢度以及耐洗性笠进行了测试。试验结果表明，经UVDHA整理后，染色织物的UPF值均比整理前有所提高，其中蓝色和黄色织物的UPF值增加较明显；同时，UVDHA对染色织物的整理会对织物的K/S值和有些色布耐光色牢度产生一定的影响，造成K/S值降低和耐光色牢度的升高。具体影响与染料和织物的颜色有关，有些红色和黄色织物的K/S值受到的影响较大，应用过程中应区别对待。此外，UVDHA的整理对它们的耐水、耐汗渍色牢度无明显影响，无色织物防紫外线整理效果的耐洗性优良，整理后的织物经20次水洗后，UPF值耐洗保持率在91.5％以上，经30次水洗后，仍保持在88.56％。因此UVDHA在棉织物防紫外线整理中应有良好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 纺织品防紫外线整理的目的和意义

1.2 纺织品防紫外线整理的发展

1.2.1 纺织品防紫外线整理的发展过程

1.2.2 纺织品防紫外线整理的发展趋势

1.3 纺织品防紫外线辐射的影响因素

1.3.1 纺织品的纤维种类

1.3.2 纺织品的组织结构及厚度

1.3.3 纺织品的染色色泽

1.3.4 纺织品的后整理

1.3.5 其它

1.4 防紫外线加工的途径和基本要求

1.5 防紫外线整理剂

1.5.1 无机类紫外线屏蔽剂

1.5.2 有机类紫外线吸收剂

1.6 防紫外线整理剂的液体化

1.6.1 液体化的优点

1.6.2 液体化物质制备的基本要求

1.6.3 液体化物质的制备

1.7 防紫外线整理工艺

1.7.1 高温高压吸尽法

1.7.2 常温常压吸尽法

1.7.3 浸轧法

1.7.4 涂层法

1.7.5 防紫外线纤维与织物后整理并用

1.8 防紫外线织物的测试方法

1.8.1 紫外分光光度计法

1.8.2 皮肤直接照射法

1.8.3 变色褪色法

1.8.4 紫外线强度积累法

1.9 防紫外线整理效果的评价指标

1.10 本论文研究目的和主要的研究内容

第二章 基本理论

2.1 胶体的稳定性

2.1.1 DLVO理论

2.1.2 双电层理论

2.1.3 空间位阻稳定理论

2.1.4 静电位阻稳定理论

2.1.5 影响胶体稳定性的因素

2.2 表面活性剂

2.2.1 表面活性剂的结构

2.2.2 表面活性剂在分散过程中的作用

2.3 有机类紫外线吸收剂的紫外线吸收原理

2.4 反应性防紫外线整理剂与纤维素纤维的反应机理

第三章 试验材料和方法

3.1 试验材料与药剂

3.1.1 试验材料

3.1.2 试验用染化药剂

3.2 试验仪器与设备

3.3 试验方法

3.3.1 紫外线吸收剂UVDH的合成试验

3.3.2 分散能力比较试验

3.3.3 沉降量试验

3.3.4 活性染料染色工艺

3.3.5 UVDH(UVDHA,HTUV100)的防紫外线浸渍法整理工艺

3.3.6 紫外线吸收剂Rayosan C的浸渍法整理工艺

3.3.7 整理工艺正交试验

3.4 测试方法

3.4.1 粒径的测定

3.4.2 Zeta电位的测定

3.4.3 液态防紫外线整理剂粘度的测定

3.4.4 吸光度的测定

3.4.5 织物紫外线透过率和UPF值的测定

3.4.6 UVDHA水解率的测定

3.4.7 色差、K/S值和变色级别的测定

3.4.8 染色牢度的测定

3.4.9 耐洗性的测定

第四章 结果与讨论

4.1 紫外线吸收剂UVDH的合成

4.1.1 温度对UVDH溶解性的影响

4.1.2 UVDH的粒径与Zeta电位

4.2 分散剂的初步筛选

4.3 UVDH悬浮液的稳定性研究

4.3.1 分散剂浓度对分散液稳定性的影响

4.3.2 pH值对分散液稳定性的影响

4.3.3 电解质对分散液稳定性的影响

4.4 UVDHA的复配

4.4.1 UVDH用量对织物防紫外线效果的影响

4.4.2 不同种类改进剂的筛选

4.5 UVDHA的水解

4.5.1 放置时间对UVDHA水解率的影响

4.5.2 温度对UVDHA水解率的影响

4.5.3 pH值对UVDHA水解率的影响

4.6 纯棉织物的UVDHA防紫外线整理应用工艺

4.6.1 吸附温度对防紫外线效果的影响

4.6.2 固着温度对防紫外线效果的影响

4.6.3 元明粉浓度对防紫外线效果的影响

4.6.4 纯碱浓度对防紫外线效果的影响

4.6.5 纯棉织物的UVDHA防紫外线整理工艺的正交试验

4.6.6 UVDHA整理对染色织物防紫外线效果的影响

4.6.7 UVDHA整理对染色织物K/S值的影响

4.6.8 UVDHA整理对染色织物耐汗渍色牢度的影响

4.6.9 UVDHA整理对染色织物耐水色牢度的影响

4.6.10 UVDHA整理对染色织物耐光色牢度的影响

4.7 UVDHA与其它同类产品的对比

4.8 UVDHA整理织物的耐洗性

第五章 结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢