RSD–CAH的制备及其对真丝织物的抗紫外整理

张广宇 张 峰 严宏军 林 红 陈宇岳

以一种自制的多氨基化合物(RSD)和苯丙烯醛(CAH)为原料,合成了抗紫外剂RSD–CAH,并利用红外光谱(IR)和紫外光谱(UV)对其结构和紫外吸收性能进行了初步表征。利用其对真丝织物进行整理,讨论了RSD–CAH溶液的浓度、处理温度、处理时间对真丝织物抗紫外性能的影响。

A UV-absorber RSD–CAH was synthesized from a self–made multi-amidine compound (RSD)and cinnamaldehyde (CAH).The product structure and the UV absorbency were characterized by IR and UV spectra. Several factors which may affect the anti-UV properties of the silk fabrics, such as RSD–CAH solution concentration, reaction temperature, reaction time were investigated.

真丝纤维因其具有化学纤维无法比拟的天然优势,如优异的吸湿透气性、柔软性,与人体肌肤的亲和性,成为人们青睐的夏季服装面料。普通真丝织物本身对紫外线也具有一定的吸收能力,但吸收能力较差,一方面达不到屏蔽紫外线的要求,另一方面也易使真丝制品发黄老化。因此,提高真丝织物的抗紫外功能具有重要的现实意义。

由于多氨基化合物(RSD)的特殊分子结构,使其与真丝纤维具有较强的亲合力,并且多氨基化合物(RSD)的表面富含大量亲水性氨基,可以与苯丙烯醛(CAH)发生反应。根据这个原理,本实验合成了RSD – CAH。由于RSD –CAH表面引入了C=N基团及苯环结构,与RSD相比较,其紫外吸收性能有很大的提高,同时利用其对真丝织物进行改性可制得抗紫外线真丝织物。

1试验

1.1材料与仪器

织物:桑蚕丝电力纺(64 g/m2)。

试剂:多胺基化合物(RSD,实验室自制);苯丙烯醛(CAH),分析纯(AR级以上)。

仪器:Nicolet 5700型红外光谱仪(美国产);Labshere UV – 1000F 纺织品抗紫外因子测试仪(美国Labshere公司);日立U – 3010型紫外分光光度计;WSD – 5型全自动白度仪(上海精胜科学仪器有限公司)。

1.2RSD - CAH的制备

将 10 g RSD溶解在 50 mL甲醇溶液中,取 3.3 g CAH溶解在 10 mL甲醇溶液中,并用恒压漏斗慢慢滴加到RSD溶液中,滴加完毕后在 50 ℃下反应 4 h,然后转移至旋转蒸发仪茄形烧瓶中,减压除去甲醇,得到粘稠状的RSD – CAH。

1.3真丝织物的抗紫外整理工艺

配制 1 ～ 4 g/L RSD – CAH的水溶液,采用浸渍法,将真丝织物放入整理液中,浸渍温度 20 ～ 100 ℃和浸渍时间为 10 ～ 60 min,浴比为 1∶50。水洗后在 120 ℃下焙烘 5 min。

1.4测试方法

1.4.1RSD – CAH的FTIR分析

将RSD – CAH涂于KBr压片上,置于光路中进行测试。

1.4.2RSD – CAH溶液的紫外吸收性能测试

分别配制 2×10-3 g/L的RSD – CAH水溶液和 4 g/L的RSD水溶液,将溶液倒入石英比色皿中,确定测量范围 (200 ～ 450 nm),测定频率为 1 nm,得到波形与数据。

1.4.3真丝织物的抗紫外测试

在Labshere UV – 1000F 纺织品抗紫外因子测试仪上测定。织物防紫外线效果用紫外线防护指数(UPF)表示,每块布样不同位置测量 5 次,计算平均值。

1.4.4抗紫外真丝织物耐洗性能测试

参照FZ/T73023 — 2006《抗菌针织品》中附录C的简化洗涤条件及程序,对待测整理织物进行 30 次标准洗涤。

用 2 g/L标准合成洗涤剂,浴比 1∶30,水温 40 ± 3 ℃,投入试样,洗涤 5 min,用自来水清洗 2 min,计为洗涤 1 次。

1.4.5织物白度

用WD – 5型全自动白度仪测定,将织物折叠成 4 层,选取不同位置测 4 次取平均值。

2结果与讨论

2.1RSD - CAH化合物的红外光谱分析

由图 1 可以观察到合成的RSD – CAH化合物取代键苯在 693 cm-1和 757 cm-1波数处出现了一对锐峰,表明产物RSD – CAH中有苯环存在。席夫碱的 — CH — 基团的伸缩和弯曲振动分别出现在 2 924 cm-1和 1 452 cm-1处,表明CAH上的羰基接枝到了RSD表面,成功地制备了RSD – CAH化合物。

2.2RSD - CAH溶液的紫外吸收性能

分别配制 4 g/L的RSD溶液和 2×10-3 g/L的RSD –CAH溶液,测量其在紫外区的吸收性能,结果见图 2。

由图 2 可以看出,RSD的水溶液在 300 nm附近有吸收峰,对紫外光有一定的吸收能力。在RSD化合物中引入C=N基团及苯环结构,溶液的紫外吸收性能明显增加。当RSD – CAH的浓度达到 2×10-3 g/L时就获得了较强的紫外吸收性能。溶液的最大吸收波长出现在 290 nm左右,并对 250 ～ 320 nm处的紫外光吸收较强。该整理剂对UV – B区紫外防护性能效果显著,对UV – A区的防护效果略差。

2.3RSD及RSD-CAH整理后真丝织物的抗紫外性能

配制 4 g/L的RSD及RSD – CAH水溶液。采用浸渍法,浴比为 1∶50,浸渍温度为 60 ℃,浸渍时间为 30 min,取出水洗后放入烘箱中 120 ℃焙烘 5 min。测试整理前后真丝织物抗紫外性能。

由图 3 和表 1 可知普通真丝织物本身对紫外线也具有一定的吸收能力,这是由于真丝纤维的色氨酸、酪氨酸侧基中芳香环吸收紫外线的结果。经过RSD溶液整理后,真丝织物的抗紫外性能有一定的提高,这是由于RSD吸附在真丝织物表面,增加了对紫外光的吸收作用。而经过RSD – CAH处理的真丝织物,其抗紫外性能有了进一步的提高,这是由于RSD – CAH中引入了苯环及C=N生色基团,对紫外光的吸收明显增加,尤其是对UV – B的吸收作用。

2.4RSD - CAH的浓度对真丝织物抗紫外性能的影响

配制 1 ～ 4 g/L的RSD – CAH溶液。采用浸渍法,浴比为 1∶50,将真丝织物放入不同浓度的整理液中,整理温度为 60 ℃,水浴锅振荡 30 min,取出水洗后放入烘箱中 120 ℃焙烘 5 min。测量处理后真丝织物的抗紫外性能。

由图 4 可以看出,真丝织物经RSD – CAH溶液处理后,织物UPF值有明显的提高。随着浓度的增加,真丝织物的UPF值进一步提高。RSD在水溶液中具有良好的溶解性能,当在RSD表面引入非亲水性的C=N及苯环结构,RSD – CAH的溶解性能有所降低。在RSD – CAH达到最大溶解度即 4 g/L时,整理后真丝织物的抗紫外效果最佳。

2.5浸渍温度对真丝织物抗紫外性能的影响

配制 4 g/L RSD – CAH水溶液,浸渍温度分别为 20 ～ 100 ℃,浸渍时间为 30 min,取出水洗后放入烘箱中 120 ℃焙烘 5 min,测量其抗紫外性能,结果如图 5 所示。

由图 5 可以看出,浸渍温度对真丝织物的抗紫外性能有着较大的影响。开始阶段温度升高有利于提高真丝织物的抗紫外性能,当温度高于 60 ℃时,温度的升高反而不利于真丝织物的抗紫外整理。因此,本文选用 60 ℃作为浸渍温度来对真丝织物进行抗紫外整理。

2.6浸渍时间对真丝织物抗紫外性能的影响

配制 4 g/L的RSD – CAH的水溶液,采用浸渍法,浴比为 1∶50,水浴锅振荡,浸渍温度为 60 ℃,采用不同的浸渍时间,取出水洗后放入烘箱中 120 ℃焙烘 5 min,测量其抗紫外性能,结果如图 6 所示。

由图 6 可以看出,真丝织物经较短时间整理可显著地提高其抗紫外性能。随着浸渍时间的延长,织物的抗紫外效果提高。当浸渍时间为 30 min,织物的抗紫外性能达到最大值,继续延长浸渍时间,织物的UPF值基本达到平衡。

2.7整理真丝织物的抗紫外耐洗性

抗紫外的耐久性是抗紫外整理的一个很重要的指标,主要以耐洗性来评价。在上述较佳工艺条件下,对真丝织物进行抗紫外整理。按洗涤标准对处理后的真丝织物分别进行 5、10、30 次洗涤,测试洗涤后的真丝织物抗紫外性能及真丝织物的白度。

由表 2 可知,整理后的真丝织物白度略有下降,但抗紫外性能显著提高,分别经 5、10、30 次洗涤后虽有一定程度的下降,但依然保持良好的抗紫外性能,说明整理后的真丝织物具有较好的耐洗性。

3结论

(1)以多氨基化合物(RSD)和苯丙烯醛(CAH)为原料合成了一种抗紫外剂RSD – CAH。经紫外光谱测试表明,在RSD表面引入C=N基团及苯环结构后增加了其紫外吸收性能。该化合物整理液对UV – B区紫外防护效果显著。

(2)RSD–CAH水溶液对真丝织物进行整理,整理后的真丝织物的抗紫外性能显著提高,UPF值可以达到 65.86,织物白度有所降低。

(3)采用浸渍法对真丝织物进行抗紫外整理,当RSD –CAH浓度为 4 g/L,浸渍温度为 60 ℃,浸渍时间为 30 min时可以获得最佳的抗紫外效果,整理后的真丝织物具有较好的耐洗性。

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