棉用反应型紫外吸收剂的制备及应用07.优秀PPT.ppt

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1、一、课题的目的、意义一、课题的目的、意义 二、主要内容二、主要内容三、探讨方案三、探讨方案四、进度支配四、进度支配 1.1.课题探讨的目的、意义及现状课题探讨的目的、意义及现状 由于臭氧层遭到严峻破坏，由于臭氧层遭到严峻破坏，辐射到地面的紫外线强度不断增加，从而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，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，特殊但高质量的纺织品的质量并不乐观，特殊是在一些功

2、能性面料的开发上还与世界上是在一些功能性面料的开发上还与世界上很多国家存在较大的差距。本课题通过合很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探讨，开发一种新成三嗪类化合物并对其探讨，开发一种新型的紫外吸取剂以提高织物的抗紫外性能，型的紫外吸取剂以提高织物的抗紫外性能，提升我国纺织品的质量。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，不易用于自然纤维，在混纺时效果也难以限制。而国外主要是加速紫外吸取剂的探讨，不断提高整理技术，降低成

3、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。有机类紫外线吸取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；而苯酮类紫外线吸取效果不够志向；苯并三唑类无反应性基团，与织物结合强度低。探讨表明：在各种纤维中，棉的紫外线吸取性能最低，是紫外线最易透过的面料，并且织物越轻薄，紫外线越简洁透过，在紫外线辐射最强的夏季，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取剂最为迫切。目前使纺织品具有抗紫外辐射功能主要接受两种方法：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

4、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赐予纺织品抗紫外线功能。接受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取剂。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、TiO2、CaCO3等。有机类紫外线吸取剂，主要是吸取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取剂主要有：水杨酸酯类化合物、二

5、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，吸取效果不够志向；苯并三唑类主要用于涤纶纤维，而且这些紫外线吸取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取剂，其高性能得到学术和工程技术界的广泛认同。目前，国产的三嗪类吸取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很多重要的用途，可以作为杀菌剂、医药中间体、高聚物的抗氧剂及紫外线吸取剂。人们对于三嗪类化合物的探讨

6、始终具有较高的热忱，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化开展。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。在作为紫外线吸取剂的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取紫外线能量的功能而被用作紫外线吸取剂。本课题通过对三嗪-5结构的分析，作为紫外吸取剂的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

7、上氮原子发生分子内键合形成一个螯合环，在吸取紫外线辐射后，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取功能的关键，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（200-290nm）几乎被大气中的O3吸取。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，本项探讨拟削减羟苯基取代基数目，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取剂，改善棉织

8、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取剂，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(Ultraviolet Proctection Factor)尽量达到标准规定的数值15或更高。本课题完成后，不仅可以提高棉织物的抗紫外辐射性能，而且可以削减棉织物上染料对紫外线的吸取作用，避开产生光化学反应，提高棉织物的日晒牢度。同时若能在抗紫外的基础上，将吸取剂扩展到红外线区域，还可制得凉快织物。2.文献综述文献综述2.1抗紫外线整理剂的种类抗紫外线整理剂的种类 目前织物抗紫外线整理剂主要分为两类：

9、目前织物抗紫外线整理剂主要分为两类：紫外线屏蔽剂和紫外线吸取剂。紫外线屏蔽剂和紫外线吸取剂。2.1.1紫外线屏蔽剂紫外线屏蔽剂 紫外屏蔽剂也常被称为紫外反射剂，它利用无机氧化物紫外屏蔽剂也常被称为紫外反射剂，它利用无机氧化物例如无机颜料对紫外线的散射、反射可以起到阻挡紫外线例如无机颜料对紫外线的散射、反射可以起到阻挡紫外线的作用。它们没有光能的转化作用。常用的紫外线屏蔽剂的作用。它们没有光能的转化作用。常用的紫外线屏蔽剂是不具活性的金属化合物，如二氧化钛、氧化锌、碳化钙、是不具活性的金属化合物，如二氧化钛、氧化锌、碳化钙、瓷土、滑石粉等。它们一般是金属化合物的微粒子，利用瓷土、滑石粉等。它们一

10、般是金属化合物的微粒子，利用陶瓷粉或金属氧化物等细粉与纤维或织物结合，增加织物陶瓷粉或金属氧化物等细粉与纤维或织物结合，增加织物表面对紫外线的反射和散射作用，进而防止紫外线透过织表面对紫外线的反射和散射作用，进而防止紫外线透过织物。这类无机紫外线屏蔽剂只能用在基质的表面才能发挥物。这类无机紫外线屏蔽剂只能用在基质的表面才能发挥作用，若运用在织物上势必会影响织物的松软性、透气性作用，若运用在织物上势必会影响织物的松软性、透气性等。同时，无机类紫外线屏蔽剂无反应性基团，必需通过等。同时，无机类紫外线屏蔽剂无反应性基团，必需通过其他粘结剂与织物结合，增加了抗紫外整理的成本。其他粘结剂与织物结合，增加

11、了抗紫外整理的成本。2.1.2 紫外线吸取剂紫外线吸取剂 紫外线吸取剂的稳定机理是一种光激发机理，紫外线吸取剂的稳定机理是一种光激发机理，即稳定剂在吸取特定波长的紫外线后，发生分即稳定剂在吸取特定波长的紫外线后，发生分子内重排，形成一种光稳定性较高的产物，在子内重排，形成一种光稳定性较高的产物，在辐射条件下或放热条件下又回到初始状态。紫辐射条件下或放热条件下又回到初始状态。紫外线吸取剂的分子中一般具有吸取波长小于外线吸取剂的分子中一般具有吸取波长小于400 nm紫外光的发色团，如紫外光的发色团，如-N=N-、C=N-、C=O、-N=O等，这些基团能够吸取紫外线，并等，这些基团能够吸取紫外线，并

12、将其转化成热能、荧光、磷光等，同时产生氢将其转化成热能、荧光、磷光等，同时产生氢键变成互变异构体。目前市场上能供应的紫外键变成互变异构体。目前市场上能供应的紫外线吸取剂主要有水杨酸类、二苯甲酮类、苯并线吸取剂主要有水杨酸类、二苯甲酮类、苯并三唑类和氰基丙稀酸酯等几类。三唑类和氰基丙稀酸酯等几类。水杨酸酯类化合物水杨酸酯类化合物 通式为：通式为：水杨酸酯类化合物主要有水杨酸苯酯、水杨酸水杨酸酯类化合物主要有水杨酸苯酯、水杨酸-4-4-叔基苯酯、异丙叉双酚水杨酸酯等，能吸取叔基苯酯、异丙叉双酚水杨酸酯等，能吸取280nm-280nm-330nm330nm波长的紫外线。它是适用于聚丙烯、聚乙烯、聚波

13、长的紫外线。它是适用于聚丙烯、聚乙烯、聚氧乙烯纤维和薄膜的紫外线吸取剂，优点是价格低廉。氧乙烯纤维和薄膜的紫外线吸取剂，优点是价格低廉。但是由于它的熔点低，易升华，而且吸取波长分布于短但是由于它的熔点低，易升华，而且吸取波长分布于短波长一侧，故应用较少。波长一侧，故应用较少。2.2.2 二苯甲酮类二苯甲酮类 通式为：通式为：二苯甲酮类化合物主要有二苯甲酮类化合物主要有2 2，4-4-二羟基二苯甲酮二羟基二苯甲酮(UV-(UV-0)0)，2 2，2-2-二羟基二羟基-4-4，4-4-二甲氧基二苯甲酮二甲氧基二苯甲酮(德国德国BASFBASF的的Uvinul D-49)Uvinul D-49)，2

14、-2-羟基羟基-4-4-甲氧基甲氧基-5-5-磺基二苯甲磺基二苯甲酮酮(BP-4)(BP-4)，2-2-羟基羟基-4-4-正辛氧基二苯甲酮正辛氧基二苯甲酮(UV-531/BP-12(UV-531/BP-12)，2-2-羟基羟基-4-4-甲氧基二苯甲酮甲氧基二苯甲酮(UV-9/BP-3)(UV-9/BP-3)等。等。其吸取紫外线的机理如下：其吸取紫外线的机理如下：二苯甲酮类紫外线吸取剂具有分子内氢键，分子吸取紫外线后，由基态跃迁至第一激发态，然后通过分子内氢键进行分子内质子转移，经过一系列跃迁回到基态。这类吸取剂主要用于聚酯，聚酚胺、聚丙烯等纤维。由于价格较贵，应用也较少。2.2.3 苯并三唑类

15、苯并三唑类 通式为：通式为：苯并三唑类紫外线吸取剂具有分子内氢键，当分子吸苯并三唑类紫外线吸取剂具有分子内氢键，当分子吸取紫外线后，由基态跃迁至第一激发态，然后通过分子取紫外线后，由基态跃迁至第一激发态，然后通过分子内氢键进行分子内质子转移，经过一系列无辐射跃迁回内氢键进行分子内质子转移，经过一系列无辐射跃迁回到基态。到基态。此类化合物在高温时的溶解度较高，熔融温度较高，吸附在纤维上有确定耐洗性，毒性较小，大量吸取UVA(315-400nm)紫外线，效果好，是目前应用得较多的一类化合物。但是它没有反应性基团，活性不高，处理时要吸附于纤维表面才能达到紫外线吸取和屏蔽效果。它的分子结构和分散染料很

16、近似，可以接受高温高压法处理并被涤纶纤维吸附，对涤纶有较高的安排系数。一些水溶性的这类化合物适用于锦纶、羊毛、蚕丝和棉织物，但需在分子中接上适当数量的磺酸基。2.2.4 芳香酯类芳香酯类 通式为：2.2.5 2.2.5 取代丙烯酸酯取代丙烯酸酯 通式为：通式为：这类主要吸取这类主要吸取310nm-320nm310nm-320nm紫外线，而且吸紫外线，而且吸取系数略低于二苯甲酮类化合物，但分子内不取系数略低于二苯甲酮类化合物，但分子内不含酚式羟基，与各种高分子材料都有良好的相含酚式羟基，与各种高分子材料都有良好的相容性。其紫外吸取的范围特别的小，在应用中容性。其紫外吸取的范围特别的小，在应用中受

17、到很大的限制。受到很大的限制。2.2.62.2.6草酰苯胺类草酰苯胺类 通式为：通式为：这类对这类对280-320nm280-320nm紫外线有较好的吸取，紫外线有较好的吸取，吸取范围窄，这一范围正好是绝大多数聚合物吸取范围窄，这一范围正好是绝大多数聚合物的光敏区。的光敏区。2.2.7 2.2.7甲脒类甲脒类 通式为：通式为：这类主要吸取这类主要吸取290nm-320nm290nm-320nm的紫外线，吸取的紫外线，吸取范围窄。范围窄。2.2 紫外线吸取剂的吸取机理紫外线吸取剂的吸取机理 由光学原理，光线照射到物体土，一部分被由光学原理，光线照射到物体土，一部分被物体表面反射，一部分被物体吸取

18、，其余部分透物体表面反射，一部分被物体吸取，其余部分透过物体。同样地，紫外线照射到织物上，也是部过物体。同样地，紫外线照射到织物上，也是部分被反射，部分被吸取，其余的透过织物，并且分被反射，部分被吸取，其余的透过织物，并且在一般状况下，透过率在一般状况下，透过率+反射率反射率+吸取率吸取率=100%。因此，假如使紫外线的反射率和吸取率增大，透因此，假如使紫外线的反射率和吸取率增大，透过率就会削减，对紫外线的防护性就更好。织物过率就会削减，对紫外线的防护性就更好。织物的抗紫外线整理原理就是在纺织品上施加一种能的抗紫外线整理原理就是在纺织品上施加一种能反射或能猛烈选择性吸取紫外线，并能进行能量反射

19、或能猛烈选择性吸取紫外线，并能进行能量转换，以热能或其它无害低能辐射，将能量释放转换，以热能或其它无害低能辐射，将能量释放或消耗的物质。施加这些物质后的纺织品，对织或消耗的物质。施加这些物质后的纺织品，对织物各项服用性没有不良影响，并达到运用要求。物各项服用性没有不良影响，并达到运用要求。经抗紫外线整理的织物，光射到织物上，一部分通过织物上的间隙透过织物，而另一部分照射到织物上的紫外线可以通过添加抗紫外线整理剂将其反射，或是选择吸取并将其能量转换成低能而释放，达到抗紫外线的目的。紫外线吸取剂从其结构上来讲都含有至少一个邻位羟基苯基取代基，这类化合物中由邻位羟基与氮原子或氧原子形成一螯合环，在吸

20、取紫外线辐射后，氢键断裂发生分子异构，,分子再将能量以无害的热能或其它能量形式散发出去，分子重新复原。在这个过程中,分子内氢键所形成的螯合环是其具有紫外线吸取功能的关键，打开此螯合环的能量敏感范围正好为290400nm紫外线的能量范围。2.3影响纺织品抗紫外线辐射的因素影响纺织品抗紫外线辐射的因素 织物抗紫外线的实力，主要取决于织物本身织物抗紫外线的实力，主要取决于织物本身屏蔽紫外线的实力。织物的表面比较困难，它们屏蔽紫外线的实力。织物的表面比较困难，它们除了吸取光之外，还有散射和反射光线的作用。除了吸取光之外，还有散射和反射光线的作用。而散射和反射作用则因单纤维表面形态、织物组而散射和反射作

21、用则因单纤维表面形态、织物组织结构、色泽深浅和印染后整理方法不同而有显织结构、色泽深浅和印染后整理方法不同而有显著的变更。因此织物的材质、织造方法、厚度等著的变更。因此织物的材质、织造方法、厚度等因素对紫外线的防护作用都有影响。这种实力可因素对紫外线的防护作用都有影响。这种实力可以用紫外防护因子以用紫外防护因子(UPF)来表示。其值越大，防来表示。其值越大，防护实力越强。影响织物防紫外性能的因素主要有护实力越强。影响织物防紫外性能的因素主要有以下几类：以下几类：2.3.1织物的纤维种类织物的纤维种类 自然纤维中羊毛的自然纤维中羊毛的UPF值最高，棉纤维值最低，蚕丝值最高，棉纤维值最低，蚕丝纤维

22、介于其中，这主要和纤维的化学结构有关。羊毛、蚕纤维介于其中，这主要和纤维的化学结构有关。羊毛、蚕丝等蛋白质纤维分子中含芳香族氨基酸，对小于丝等蛋白质纤维分子中含芳香族氨基酸，对小于300nm的光有很大的吸取性。麻类纤维具有沟状空腔且管壁多空的光有很大的吸取性。麻类纤维具有沟状空腔且管壁多空隙，对声波和光波有很好的消退功能，因而也具有较好的隙，对声波和光波有很好的消退功能，因而也具有较好的抗紫外线功能。漂白棉纱和粘胶织物相对地易于被紫外线抗紫外线功能。漂白棉纱和粘胶织物相对地易于被紫外线透过，而未漂白的棉纱织物则有稍高的抗紫外防护系数，透过，而未漂白的棉纱织物则有稍高的抗紫外防护系数，因为其中的

23、自然色素和木质素充当了自然的紫外线吸取剂。因为其中的自然色素和木质素充当了自然的紫外线吸取剂。合成纤维中由于涤纶分子中含有苯环，它对小于合成纤维中由于涤纶分子中含有苯环，它对小于300nm的紫外线有良好的吸取性，的紫外线有良好的吸取性，UPF值较高，锦纶和弹性纤维值较高，锦纶和弹性纤维织物相对较低些。织物相对较低些。3.2织物的组织和结构织物的组织和结构 织物有众多的物理参数，如纺纱方式，纱线的粗细，织物有众多的物理参数，如纺纱方式，纱线的粗细，织物的组织结构、经纬向密度、厚度、紧密度和覆盖度等，织物的组织结构、经纬向密度、厚度、紧密度和覆盖度等，它们对紫外光透射率都有确定的影响。一般短纤维织

24、物优它们对紫外光透射率都有确定的影响。一般短纤维织物优于长丝织物；加工丝产品优于原丝产品；细纤维织物比粗于长丝织物；加工丝产品优于原丝产品；细纤维织物比粗纤维织物好；扁平异形化纤织物优于圆形截面化纤织物；纤维织物好；扁平异形化纤织物优于圆形截面化纤织物；机织物优于针织物。化学纤维的消光处理也影响其紫外线机织物优于针织物。化学纤维的消光处理也影响其紫外线透过率。越密的机织或针织物紫外线的透过量越小。透过率。越密的机织或针织物紫外线的透过量越小。同一织物组织，紫外线防护性能随织物的厚度和质量的增加而增加，基本上取决于织物的覆盖系数。对于相同种类的纤维，织物的组织对抗紫外线性能的影响较大。在其它规格

25、不变的条件下，织物组织不同，平均浮长不同，浮长较长的组织覆盖率高，孔隙度较少，抗紫外线的实力相对较强。同时，组织不同，经纬纱交织状况不同，经纬纱的空间几何形态也不同；交织次数越多，其经纬纱屈曲越多，织物布面平整度降低程度越大，织物表面对紫外线的反射实力就越差，紫外线的屏蔽实力就差。另外，对于变更组织和联合组织，由于其浮长线排列规律的不明显，也增加了纱线的重叠密度，削减了织物的直通气孔，减小了紫外线的透过率。3.3织物的颜色及颜色深浅的影响织物的颜色及颜色深浅的影响 织物上的染料对织物紫外透过率有很大的影响，这是织物上的染料对织物紫外透过率有很大的影响，这是由于为得到某一色泽，染料必需选择性吸取

26、可见光辐射，由于为得到某一色泽，染料必需选择性吸取可见光辐射，而有些染料的吸取带延长到紫外线领域，因此它起着吸取而有些染料的吸取带延长到紫外线领域，因此它起着吸取紫外线的作用。一般来说，随着纺织品色泽的加深，织物紫外线的作用。一般来说，随着纺织品色泽的加深，织物紫外透过率随之削减，防紫外辐射性提高。因此常规织物紫外透过率随之削减，防紫外辐射性提高。因此常规织物中黑色、蓝色织物紫外线防护实力较大。中黑色、蓝色织物紫外线防护实力较大。3.4其它因素的影响其它因素的影响 经过抗紫外整理的织物，反复洗涤后会影响它的抗紫经过抗紫外整理的织物，反复洗涤后会影响它的抗紫外性能。未经紫外整理的服装，经缩水后会

27、改善它的抗紫外性能。未经紫外整理的服装，经缩水后会改善它的抗紫外性能。湿衣物较干衣物具有较低的紫外线透过率。外性能。湿衣物较干衣物具有较低的紫外线透过率。织织物的紫外防护性能还取决于很多因素，包括煮练、漂白、物的紫外防护性能还取决于很多因素，包括煮练、漂白、荧光增白剂等。例如，棉织物的煮练过程、棉织物的漂白荧光增白剂等。例如，棉织物的煮练过程、棉织物的漂白处理能明显使其紫外防护性下降。表面上看来，荧光增白处理能明显使其紫外防护性下降。表面上看来，荧光增白剂它也是一种吸取紫外线的物质。但在实际测试织物的紫剂它也是一种吸取紫外线的物质。但在实际测试织物的紫外透射率的过程中却发觉，凡是运用荧光增白剂

28、的织物无外透射率的过程中却发觉，凡是运用荧光增白剂的织物无论是棉、毛、真丝、涤纶其紫外线透过率都有较大幅度的论是棉、毛、真丝、涤纶其紫外线透过率都有较大幅度的提高。提高。2.4 三嗪类紫外线吸取剂的结构通式和特点三嗪类紫外线吸取剂的结构通式和特点 三嗪类紫外线吸取剂的结构是以三嗪环为主体，连接三嗪类紫外线吸取剂的结构是以三嗪环为主体，连接不同的取代基团，但要作为紫外线吸取剂来运用，则在三不同的取代基团，但要作为紫外线吸取剂来运用，则在三个取代基团中至少有一个是邻羟基取代苯基基团，即如下个取代基团中至少有一个是邻羟基取代苯基基团，即如下的结构式：的结构式：其中R1，R2可以是多种取代基团，R3可

29、以是H或其它基团，而对此类化合物所做的探讨发觉，不同取代基团的化合物除了紫外线吸取范围及吸取效率不一样外，在其生产和加工应用中，不同的取代基团其合成的难度也是不一样的，应用效果和加工性能也有所不同。三嗪类紫外线吸取剂具有高效性，低色泽的应用特点。因为三嗪分子中所含有的羟基与三嗪环上的氮原子形成的螯合六元环具有更高的稳定性，开环所需的能量也较高，因此其吸取也更靠近较高能量的区域，其苯环与三嗪环的结构特点使分子在发生分子内异构化后可以更快地释放能量回复原状，从而以较低的添加量达到应用的要求。经过对三嗪类紫外线吸取剂的结构分析，我们知道发挥作用的a-OH基团是黄色发光基团，其色泽由-OH数量确定。三

30、嗪类紫外线吸取剂与二苯甲酮类和苯并三唑类紫外线吸取剂的稳定机理相类似，取代羟基苯基上的羟基与三嗪环上的氮原子发生分子内键的键合与断开反应。在此类紫外线吸取剂中有一个共同点，即-OH在光稳定化中起主要作用。这一机理在其它试验中获得进一步验证：如间位羟基和对位羟基类衍生物便没有同等的紫外线吸取峰。由以上机理可知，三嗪类化合物发挥作用的部分为邻羟基苯基取代基，因此可以推断在此类化合物中，含有邻羟基苯基取代基越多其稳定作用应当越好，效果越明显。从以前开发的成型产品抗紫外整理剂三嗪-5的实际应用效果对比来看也的确如此，但由于-OH基团为黄光吸取基团，故-OH数越多，其产品的颜色越黄，因此三嗪-5的颜色较

31、重，影响了其在浅色制品中的应用。实际应用中可以看到，化合物分子中邻羟基数目的增多，紫外线吸取效率略微增加。要想改进合成产品的色泽必需从化合物的结构入手，才能从根本上解决问题。因此，为了开发一种能应用于自然棉织物的三嗪类紫外线吸取剂，可以通过削减邻羟基苯基的数目，以此来降低紫外线吸取剂的色泽。使得更加易于与纤维结合。图1 三嗪类紫外吸取剂紫外线吸取机理示意图 图图2 三邻羟基芳基三嗪化合物三邻羟基芳基三嗪化合物 5三嗪类紫外线吸取剂的发展三嗪类紫外线吸取剂的发展 接受三芳基取代三嗪化合物作紫外线吸取剂接受三芳基取代三嗪化合物作紫外线吸取剂是为了得到高分子量、高熔点的化合物以适应聚是为了得到高分子

32、量、高熔点的化合物以适应聚合物的加工条件。而追求高效的结果便产生了三合物的加工条件。而追求高效的结果便产生了三邻羟基苯基取代的三嗪类衍生物，代表产品就是邻羟基苯基取代的三嗪类衍生物，代表产品就是三嗪三嗪-5。而对色泽的要求使单邻羟基苯基结构的。而对色泽的要求使单邻羟基苯基结构的产品产生。从合成及工业化的角度来看，为了更产品产生。从合成及工业化的角度来看，为了更加经济化，合成三嗪类紫外线吸取剂接受了更简加经济化，合成三嗪类紫外线吸取剂接受了更简洁的三聚氯氰的取代反应，同时芳基取代基团上洁的三聚氯氰的取代反应，同时芳基取代基团上的支链的增长使其与聚合物材料的相容性大大增的支链的增长使其与聚合物材料

33、的相容性大大增加，改善了其加工应用性能。选择三嗪类紫外线加，改善了其加工应用性能。选择三嗪类紫外线吸取剂主要是考虑这类紫外线吸取剂具有较高的吸取剂主要是考虑这类紫外线吸取剂具有较高的吸取效率以及较低的色泽和较高的加工稳定性，吸取效率以及较低的色泽和较高的加工稳定性，在一些纺织助剂中具有广袤的应用前景。在一些纺织助剂中具有广袤的应用前景。6对称结构对称结构1,3,5-三嗪的合成三嗪的合成6.1 三聚合三聚合通过以上原理介绍得出，作为紫外线吸取剂的三通过以上原理介绍得出，作为紫外线吸取剂的三嗪类化合物，其取代应为羟基苯基，合成对称的嗪类化合物，其取代应为羟基苯基，合成对称的三嗪化合物，可以接受含有

34、氰基的羟基苯环通过三嗪化合物，可以接受含有氰基的羟基苯环通过聚合制得。聚合制得。在这种合成工艺中最重要的在于原料的合成，而这也是这种工艺的最大缺陷所在，合成原料的过程困难，步骤多，收率较低。另一个最大的问题是，由于原料的合成困难，因此在合成不同结构的三嗪化合物时，合成工艺有较大的差异。6.2 取代取代 也可以三聚氯氰为原料，用羟基苯环取代氯来制备，其合成方程式如下所示：在三聚氯氰与酚类化合物的Friedel-Craft反应中，所生成的化合物结构式与酚类化合物本身的活性有关，即除了上述所谓的CC连接型以外，还有CO连接型，例如活性较弱的甲酚与三聚氯氰反应：只有CO型的化合物生成，同时也有两种连接

35、形式的化合物都生成的酚类化合物，如间甲酚。因此，要合成有邻羟基苯基三嗪化合物接受这种路途必需考虑所用酚类化合物的活性。7非对称结构的三嗪类紫外线吸取剂的合成非对称结构的三嗪类紫外线吸取剂的合成 同其他紫外线吸取剂的吸取机理类似，三嗪同其他紫外线吸取剂的吸取机理类似，三嗪类紫外线吸取剂中发挥作用的基团也是其所含有类紫外线吸取剂中发挥作用的基团也是其所含有的邻位羟基，由此我们可以想到在分子中含有能的邻位羟基，由此我们可以想到在分子中含有能形成吸取紫外线螯合环的氢键越多，其吸取效果形成吸取紫外线螯合环的氢键越多，其吸取效果将越好。但从实际运用的角度来看，由于邻位羟将越好。但从实际运用的角度来看，由于

36、邻位羟基是黄色吸光基团，邻位羟基基团的增多，导致基是黄色吸光基团，邻位羟基基团的增多，导致合成产物的颜色加深，从而影响产品在浅色制品合成产物的颜色加深，从而影响产品在浅色制品中的应用。因此，为了使此类化合物具有更广泛中的应用。因此，为了使此类化合物具有更广泛的应用领域，就须要合成只有一个邻羟基芳基的的应用领域，就须要合成只有一个邻羟基芳基的三嗪化合物三嗪化合物,也就是这里所说的非对称结构的三嗪也就是这里所说的非对称结构的三嗪化合物。化合物。以下仍旧接受以上的两种合成路途加以探讨。以下仍旧接受以上的两种合成路途加以探讨。7.1 由三聚合反应制备非对称三嗪化合物由三聚合反应制备非对称三嗪化合物 在

37、制备非对称的三嗪化合物时仍可实行三聚合的路途在制备非对称的三嗪化合物时仍可实行三聚合的路途来制备：来制备：在这种合成路途中存在的缺陷同以上所介绍的三聚合在这种合成路途中存在的缺陷同以上所介绍的三聚合反应类似，同时在本步合成中还有条件难以限制的缺陷。反应类似，同时在本步合成中还有条件难以限制的缺陷。7.2芳基取代三聚氯氰合成非对称三嗪化合物芳基取代三聚氯氰合成非对称三嗪化合物 假如用这种路途合成非对称三嗪化合物，则反应方程假如用这种路途合成非对称三嗪化合物，则反应方程式如下所示式如下所示:在三聚氯氰取代反应中，单纯地在三嗪环上加苯环只有接受格里亚试剂,在实际工业应用中有确定的困难，在经济上也不合

38、算，因此这种方法不适于合成苯环取代的三嗪化合物。我们考虑用带有取代基的芳基基团，如甲苯、间二甲苯等，下面为给出的实例:此反应相对于三聚合反应来说，具有步骤少、工艺条件简洁限制、收率高的特点，所合成的紫外线吸取剂效果明显。3本课题探讨内容本课题探讨内容 3.1依据上述分析，本课题拟接受芳基依据上述分析，本课题拟接受芳基取代三聚氯氰合成非对称三嗪化合物的合取代三聚氯氰合成非对称三嗪化合物的合成路途，拟合成如下物质：成路途，拟合成如下物质：本课题的合成路途大致分为2步。第一步用间磺酸基酚和氢氧化钠；其次步限制好反应温度，用三聚氯氰和第一步的产物（产物应在无水条件下）反应，生成二取代基的三嗪。3.1三

39、聚氯氰的二取代反应三聚氯氰的二取代反应 三聚氯氰具有类似酰卤的性质，能与芳香烃、酚类、萘酚等进行Friedel-Crafts反应：而三聚氯氰和某些化合物具有阶段性取代反应的特点，故反应可以依据条件的不同而依次发生反应直到三取代反应的完成。在三聚氯氰的阶段性取代反应中，反应的活性与三嗪环上的氯原子的活性有关。对于间二甲苯而言，与三聚氯氰发生反应时具有阶段性反应特性，可以通过限制反应条件选择所须要得到的中间体。日本石川等人进行的动力学探讨表明，三聚氯氰的三个氯原子（除部分化合物外）被芳基取代的反应是逐步进行的，其反应速度随着芳基的导入而逐次降低。因此，除足够的催化剂外，必需保持足够的反应温度和反应

40、时间，才能够得到志向收率的三芳基三嗪取代物。同样，依据不同的须要，可以通过选择合适的催化剂用量和反应温度来限制反应中取代基的个数，生成不同取代个数的反应产物。通过上面的探讨可知，三聚氯氰与芳香类化合物有不同的反应类型，即在此反应中三聚氯氰中的氯原子的活性要优于三聚氯氰发生一取代或二取代后的剩余氯原子的活性。而且，取代其次个和第三个氯原子要比取代第一个氯原子要困难的多。温度在此反应中是主要的限制因素，而本课题须要得到的是三聚氯氰的二取代物。得到这一中间体有两种方法：一是先合成三聚氯氰的一取代产物再生成三聚氯氰的二取代产物；另一方法是干脆合成三聚氯氰的二取代产物。结合收率和成本的因素，接受其次种合

41、成路途比较合适。从文献中可以知道，生成三聚氯氰的一取代物的合成温度低于30，而生成二取代物的温度为45-55。因此，限制好合成的温度，可以比较有效的得到较高收率的中间产物。通过查阅文献可知，此反应的催化剂用量与三聚氯氰的配比是1：1，反应时间为20小时。本试验接受无水AlCl3为催化剂，由于其在催化过程中与反应物生成金属络合物，这种络合物的还原须要在酸性环境中，在反应进行的过程中，大量的酸性气体HCl排出，体系中只有部分的催化剂得到还原而重新有催化作用，大部分的催化剂由于无法从生成物的络合物形式分解而无法接着运用，导致催化剂用量的增加。上述试验须要在无氧无水环境下进行，须要氮气的爱护。由于无水

42、条件的影响，所以，第一步反应的产物需进行干燥处理。3.2提取与分别提取与分别 反应最终产物中的杂质主要有：残余的反应最终产物中的杂质主要有：残余的AlCl3，三聚氯嗪的一取代物等反应的副产物以后有机，三聚氯嗪的一取代物等反应的副产物以后有机溶剂。溶剂。处理处理AlCl3的方法是将产物加水，低温条件的方法是将产物加水，低温条件下水解，再用盐酸调整下水解，再用盐酸调整PH值至酸性，静止值至酸性，静止12个个小时以上，使三氯化铝充分溶解于水。又因为目小时以上，使三氯化铝充分溶解于水。又因为目标产物不溶于水，通过真空抽滤，就可把产物分标产物不溶于水，通过真空抽滤，就可把产物分别出来。别出来。三聚氯氰微

43、溶于水、易溶于乙醚，间苯二酚溶于水、易溶于乙醚，而生成的产物不溶于水、乙醚和氯苯。因此在水解三氯化铝同时，可以溶去少量的三聚氯氰和间苯二酚。真空抽滤干后，所得的产物用乙醚清洗三到五次，除去未反应的三聚氯氰和间苯二酚。因为乙醚的沸点较低，易挥发，对所得产物在30条件下进行真空干燥，除去残留的乙醚，即可得到较纯的产物。3.2 结构表征结构表征 3.2.1通过紫外波谱鉴定其在紫外区的吸取峰；通过紫外波谱鉴定其在紫外区的吸取峰；通过红外波谱鉴定其官能团；通过质谱和核磁共通过红外波谱鉴定其官能团；通过质谱和核磁共振谱图鉴定其结构。振谱图鉴定其结构。3.3制备的紫外吸取剂的紫外吸取光谱制备的紫外吸取剂的紫

44、外吸取光谱 通过紫外波谱鉴定其在紫外区的吸取峰，确定通过紫外波谱鉴定其在紫外区的吸取峰，确定其吸取范围。其吸取范围。3.5整理棉织物整理棉织物 本试验选择本试验选择40，50，60，80四四个不同的温度，整理剂的用量为个不同的温度，整理剂的用量为10%owf，浴比为，浴比为1：20，接受二浸二轧的方法，接受二浸二轧的方法，用所制的反应型抗紫外线整理剂对纯棉织用所制的反应型抗紫外线整理剂对纯棉织物进行整理，并且通过变更浸渍时间和浸物进行整理，并且通过变更浸渍时间和浸渍温度对所整理的棉织物的透过率和白度渍温度对所整理的棉织物的透过率和白度进行比较。进行比较。3.6测试抗紫外性能测试抗紫外性能 用紫外分光光度计测以上经过整理的布用紫外分光光度计测以上经过整理的布的紫外透过率。的紫外透过率。3.7 探讨工作进度支配 2007.9-2008.1 反应型紫外吸取剂剂的研制及结构表征 2008.2-2008.6 利用该紫外吸取剂对棉织物进行抗紫外辐射整理，获得最佳整理工艺 2008.7-2008.9 测试整理织物抗紫外辐射性能和日晒牢度。感谢!