轉(zhuǎn)光劑的合成及其在紡織抗紫外中的應(yīng)用研究.pdf

1、紫外線是一種電磁波輻射線(Ultraviolet radiation-UVR)，按其波段可分為近紫外線(UVA)、遠(yuǎn)紫外線(UVB)和超短紫外線(UVC)三種，其波段分別為320-400nm、280-320nm、100-280nm。正常情況下，UVC能被大氣層中臭氧層吸收，部分UVA及UVB也會(huì)被臭氧層吸收，只有很少一部分能到達(dá)地球表面。然而，近年來由于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，致使局部地區(qū)臭氧層變薄或出現(xiàn)臭氧層空洞。
　　 紫外

2、線照射到織物上，一部分被織物自然吸收，另一部則被表面纖維反射，剩余的則透過織物，該部分紫外線能對(duì)皮膚產(chǎn)生影響，導(dǎo)致皮膚損傷，產(chǎn)生病變。紫外線的防護(hù)方法就是采用紫外線屏蔽劑或其它功能性助劑對(duì)纖維、紗線或織物進(jìn)行改性處理，從而達(dá)到吸收或反射紫外線的目的。或利用抗紫外助劑進(jìn)行織物后整理，單獨(dú)或混合使用無機(jī)紫外線散射劑或有機(jī)紫外線吸收劑等，用浸漬法、印花法或吸盡法附著在合纖維或織物上，制得防紫外線纖維和織物。
　　 轉(zhuǎn)光劑目前尚無統(tǒng)一定

3、義，命名也不盡相同。通常認(rèn)為，轉(zhuǎn)光劑是一類能將日光中紫外光、綠光等轉(zhuǎn)化為紅光、藍(lán)光的化學(xué)物質(zhì)，其核心是稀土元素，如銪(Eu)、釤(Sm)等，其特有的f-f軌道電子躍遷，可以發(fā)出特征光，具有紫外轉(zhuǎn)紅、藍(lán)或綠光的作用。另外，一些熒光惰性的稀土元素，如釔(Y)，與熒光活性離子配合后，亦可起到熒光增強(qiáng)作用
　　 稀土有機(jī)轉(zhuǎn)光劑是一類銪及雜核稀土元素的有機(jī)配合物，能吸收紫外光發(fā)射出可見光的光致發(fā)光材料，具有發(fā)光亮度高、光色單一性好、光熱穩(wěn)

4、定性強(qiáng)、不易老化、易于分散于各種溶劑和有機(jī)材料中等優(yōu)點(diǎn)，因此被用于制造各種有機(jī)熒光材料。
　　 利用轉(zhuǎn)光劑的光轉(zhuǎn)換機(jī)能，將紫外光進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換可達(dá)到防紫外的效果，這對(duì)于拓展轉(zhuǎn)光劑的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是開發(fā)功能性紡織品具有重要意義，然而尚無發(fā)現(xiàn)此類研究。本論文研究了轉(zhuǎn)光劑應(yīng)用于織物抗紫外的可行性，合成了新型轉(zhuǎn)光劑，對(duì)不同配體、合成路線與合成工藝對(duì)轉(zhuǎn)光劑轉(zhuǎn)光能力的影響進(jìn)行了研究。分析了新合成轉(zhuǎn)光劑的分散性，并根據(jù)轉(zhuǎn)光劑的吸收波段及其吸光能

5、力差異，選定了具有寬頻吸收紫外光并進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換、能夠應(yīng)用于紡織抗紫外的轉(zhuǎn)光劑。研究了不同轉(zhuǎn)光劑的抗紫外整理工藝及整理后的織物性能變化。
　　 研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，市場(chǎng)上稀土有機(jī)配合物轉(zhuǎn)光劑能吸收300-360nm紫外光，發(fā)射591.8，614.1，701.8nm紅、黃光，經(jīng)轉(zhuǎn)光劑整理后，織物抗紫外能力明顯提高，證明了其轉(zhuǎn)光劑應(yīng)用于織物抗紫外整理的可行性。但同時(shí)發(fā)現(xiàn)，市售轉(zhuǎn)光劑存在著在水中不易溶解、分散性差、易于造成織物色差的現(xiàn)象。在合

6、成新型轉(zhuǎn)光劑的研究中發(fā)現(xiàn)，通過固相化學(xué)合成的方法能將碳酸銪與有機(jī)配體分別球磨合成Eu(sds)4，、Eu(q)4、Eu(AcA)4、Eu(DBM)4、Eu(TTA)3phen、Eu(sal)3sds和Eu(DBM)3q配合物。首先制備氯化銪的無水乙醇溶液，銪與羥基喹啉和α噻吩-甲酰三氟丙酮能通過液相合成法，得到Eu(TTA)3phen稀土有機(jī)配合物的無水乙醇溶液。通過液相合成的Eu(TTA)3phen與固相合成法合成的Eu(TTA)3p

7、hen紅譜圖的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在液相合成的Eu(TTA)3phen的紅外譜圖中的特征峰清晰，并且配體的特征峰在配合物中基本消失，表明通過固相方法在合成過程中配體與銪的結(jié)合不及液相合成方法充分。從合成的的稀土有機(jī)配合物的激發(fā)光譜看，在引入有機(jī)配體后，不同稀土配合物的吸收波段差異較大。但由于有機(jī)配體的π-π*電子轉(zhuǎn)移的作用，配合物普遍能夠吸收200-400nm的紫外光，最高的是碳酸銪與二苯甲酰甲烷合成的Eu(DBM)4配合物，其吸收波段可達(dá)到

8、200-450nm。對(duì)比幾種配合物的激發(fā)光譜，發(fā)現(xiàn)二元配體的配合物對(duì)紫外光的吸收能力要強(qiáng)于一元配體的配合物。二元有機(jī)配體的配合物Eu(TTA)3phen幾乎能將200nm-400nm內(nèi)的紫外光全部吸收，形成的吸收振動(dòng)峰豐厚飽滿，較一元配合物Eu(sds)4、Eu(q)4、Eu(AcA)4、Eu(DBM)4的吸收能力都要強(qiáng)。
　　 對(duì)比六偏磷酸鈉與聚丙烯酸鈉兩分散體系在相同條件下的分散情況，發(fā)現(xiàn)六偏磷酸鈉的分散性明顯優(yōu)于聚丙烯酸鈉

9、。三種分散體系中，單一分散劑聚丙烯酸鈉及六偏磷酸鈉在濃度為1.5g/L時(shí)分散性最佳，二元分散劑（丙烯酸鈉與六偏磷酸鈉1:1配合）濃度在2.5g/L時(shí)分散性最佳。通過吸光度分析發(fā)現(xiàn)單一分散劑最佳分散效果優(yōu)于二元分散劑，六偏磷酸鈉對(duì)轉(zhuǎn)光劑的分散效果好于聚丙烯酸鈉。五種轉(zhuǎn)光劑中，乙醇溶液轉(zhuǎn)光劑A的分散性最佳，轉(zhuǎn)光劑C最差。六偏磷酸鈉、聚丙烯酸鈉、二元分散劑的加入可不同程度地提高轉(zhuǎn)光劑的分散性能，且隨著分散劑濃度的增加分散體系的吸光度呈現(xiàn)先增加

10、后減小的趨勢(shì)。最佳分散工藝為：轉(zhuǎn)光劑濃度1g/L，六偏磷酸鈉濃度1.5g/L，高速攪拌下能獲得較好的分散效果。
　　 單獨(dú)使用轉(zhuǎn)光劑時(shí)，1.0g/L的轉(zhuǎn)光劑濃度抗紫外效果最佳。自然晾干、焙烘、浸軋三種整理工藝中，焙烘時(shí)織物的抗紫外防護(hù)系數(shù)最高，抗紫外效果最佳。加入分散劑六偏磷酸鈉、聚丙烯酸鈉可以大大提高織物的抗紫外性能，即六偏磷酸鈉、聚丙烯酸鈉1.5g/L，二元分散劑2.5g/L，加入六偏磷酸鈉及適量轉(zhuǎn)光劑時(shí)織物的轉(zhuǎn)光效果最佳。

11、本論文新合成的乙醇溶液轉(zhuǎn)光劑抗紫外效果最優(yōu)。經(jīng)轉(zhuǎn)光劑整理后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)光劑整理后織物的強(qiáng)伸度、折皺回彈性無顯著變化，基本保持不變，整理后織物白度稍有下降，DATACOLOR SF-60測(cè)試發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)光劑整理后織物偏紅光、綠光。
　　 綜上所述，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)光劑能用于織物的抗紫外整理，具有寬頻高效吸收紫外光的能力，織物經(jīng)整理后的抗紫外能力明顯提高，且用量較少，這為織物抗紫外功能整理提供了一種新型助劑，有利于降低成本和減少工藝流程，同時(shí)為稀土的有