植物源萘醌防紫外防蛀功能色素合成及应用

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:FlyingBird173
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着臭氧层不断遭受破坏,紫外线到达地面的数量逐年增加,人们遭受紫外线辐照的几率也随之增加。羊毛纤维是高档的纺织用天然纤维,但羊毛织物在一定的温湿度条件下极易受到食毛蛀虫(鳞翅类衣蛾或鞘翅类黑皮蠹虫)的蛀蚀。天然萘醌类植物,是一类在自然界中分布广泛的功能性植物,天然提取萘醌化合物具有染色、抗紫外、抗虫、抗菌等功能应用。但是,天然提取萘醌化合物存在含量低、提取困难、化学稳定性差等不足。合成植物源萘醌化合物,是以天然提取萘醌化合物活性结构为母体,采用化学方法合成的具有与天然植物源萘醌化合物相似的结构、相似的生物活性的一类化合物,具有产量高、稳定性好、功能活性好、适宜工业化应用等优点。本论文以植物源萘醌功能活性结构,1,4-萘醌(NQ)为母体,通过结构修饰,在NQ母体上引入羟基或者杀虫活性结构,设计合成植物源NQ防紫外功能色素(AUNQ)以及植物源NQ防蛀功能色素(AMNQ),探索AUNQ和AMNQ在纺织品染色、防紫外以及防蛀上的应用。
  论文主要内容:
  (1)通过结构修饰,在NQ母体上引入羟基,设计AUNQ;合成AUNQ;研究AUNQ对羊毛织物的染色性能及染色羊毛织物的防紫外线性能;研究金属媒染剂或金属-助媒媒染剂对AUNQ染色性能及染色羊毛织物防紫外线性能的影响;研究阻燃剂整理对AUNQ染色性能及染色羊毛织物防紫外线性能的影响。
  (2)通过结构修饰,在NQ母体上引入杀虫活性结构,设计AMNQ;合成AMNQ;研究AMNQ对羊毛织物的染色性能及染色羊毛织物的防蛀性能;研究AMNQ结构对染色性能的影响。
  (3)研究阳离子双子表面活性剂(QA-CGS)改性前处理对AUNQ上染棉织物的染色应用增效;研究阴离子双子表面活性剂(C-AGS)洗涤前处理对AMNQ上染羊毛地毯纱线的染色应用增效。
  研究发现:
  (1)以植物源NQ活性结构为母体,通过在NQ母体上引入羟基,得到4个植物源NQ防紫外功能色素,AUNQ-1~AUNQ-4。采用萘直接氧化法合成AUNQ-1(2,5-二羟基-1,4-萘醌),产率为26.31%,优化合成工艺为:n1,6-二羟基萘∶nCe(SO4)2=1∶4,反应温度20℃,反应时间1.2h。采用1,4-二羟基萘与顺丁烯二酸酐反应合成AUNQ-2(5,8-二羟基-1,4-萘醌),产率为21.50%。采用两次酰基化反应法合成AUNQ-3(2,5,8-三羟基-1,4-萘醌),产率为50.00%。采用Vilsmeier-Haack-Arnold(VHA)法合成AUNQ-4(2-醛基-3-羟基-1,4-萘醌),产率为70.56%,优化合成工艺为:nDMF∶nPOCl3∶n2-羟基-NQ=1.3∶1.1∶1,反应温度90℃,反应时间2h。通过红外、紫外、核磁共振等表征手段,基本证实合成了目标化合物。
  (2)采用溶剂助染法进行AUNQ对羊毛织物的染色,AUNQ-1和AUNQ-2染色羊毛织物颜色分别为棕黄色和紫红色,染色牢度分别为3~4级和2~3级。AUNQ-1上染羊毛织物优化直接染色工艺为:浴比1∶40(VH2O∶VEtOH=3∶1),pH3.5,温度95℃,时间50min。AUNQ-2上染羊毛织物优化直接染色工艺为:浴比1∶40(VH2O∶VEtOH=3∶1),pH3.5,温度90℃,时间40min。
  (3)采用金属媒染剂(铁盐、铝盐、锡盐),及金属-助媒媒染剂(金属盐+单宁酸或金属盐+柠檬酸)媒染后,AUNQ-1染色羊毛织物色泽从浅黄色变化到棕色,AUNQ-2染色羊毛织物色泽从酒红色变化到褐色。与未媒染羊毛织物相比,媒染羊毛织物K/S值增加大于50%,染色牢度提高1~2级。金属-助媒媒染羊毛织物的K/S值和染色牢度与金属媒染剂媒染羊毛织物相当,但金属盐用量仅为金属媒染剂媒染时金属盐用量的1/2,其中,金属-柠檬酸的媒染效果优于金属-单宁酸的媒染效果。
  (4)AUNQ-1和AUNQ-2直接染色羊毛织物的UVA透过率(TUVA)、UVB透过率(TUVB)均小于5%,UPF值均远大于50,防紫外评级均为UPF50+,均具有优异的防紫外性能。采用媒染剂媒染后,染色羊毛织物的UPF值降低,但仍大于50,仍具有优异的防紫外线性能。与金属媒染羊毛织物相比,金属-助媒媒染羊毛织物的UPF值降低较少。
  (5)AUNQ染色羊毛织物经硅磷杂化阻燃剂(DDPSi-FR)阻燃整理后,染色羊毛织物色泽加深,K/S值提高,UPF值增加。
  (6)以植物源NQ活性结构为母体,通过在NQ母体上引入吡唑啉酮、腙、双腙、噻二唑、硝虫噻嗪等杀虫活性结构,得到5个植物源NQ防蛀功能色素,AMNQ-1~AMNQ-5。以硝虫噻嗪、醛基取代NQ和丙二氰为起始物,采用微波一锅法合成硝虫噻嗪萘醌衍生物,AMNQ-1,产率为91.20%,优化合成工艺为:n硝虫噻嗪∶n丙二氰∶n醛基-NQ=1∶1.2∶1.2,吡啶用量0.15mmol,反应时间60s,微波功率300W。采用NQ重氮盐与三氟乙酰乙酸乙酯反应合成腙联三氟乙酰乙酸乙酯萘醌衍生物,AMNQ-2,产率为90.20%。采用AMNQ-2与水合肼发生合环反应合成腙联吡唑啉酮萘醌衍生物,AMNQ-3,产率为78.06%。采用AMNQ-2与对磺酸基苯肼反应合成双腙联三氟乙酰乙酸乙酯苯磺酸萘醌衍生物,AMNQ-4,产率为83.20%。以2-羟基-NQ、对甲氧基苯甲醛和2-氨基-1,3,4-噻二唑为起始物,采用微波一锅法合成噻二唑对甲氧基苯甲基取代萘醌衍生物,AMNQ-5,产率为76.11%,优化合成工艺为:反应温度95℃,反应时间55min,微波功率400W。通过红外、紫外、核磁共振等表征手段,基本证实合成了目标化合物。
  (7)AMNQ-1~AMNQ-5染色织物颜色分别为浅黄色、黄色、褐色、砖红色、橘红色。合成的AMNQ-2、AMNQ-3、AMNQ-4中,AMNQ-2分子结构简单,对称性差;AMNQ-3分子结构简单,对称性较好;AMNQ-4分子结构复杂,对称性差,含有1个磺酸基。AMNQ-2、AMNQ-3、AMNQ-4上染羊毛织物时,AMNQ-3和AMNQ-4的吸附率、上染率优于AMNQ-2,染色羊毛织物的K/S值、染色牢度优于AMNQ-2染色羊毛织物。
  (8)AMNQ衣蛾幼虫防蛀应用方面,AMNQ-1染色丝织物和AMNQ-4染色羊毛毛条,相对于未染色丝织物和未染色毛条,幼虫致死率从0%提高到100%,丝织物失重从3.56mg降低到0.12mg,羊毛毛条失重从2.35mg降低到0.40mg,防蛀评级从D4级提高到A2级。
  (9)AMNQ黑皮蠹幼虫防蛀应用方面,AMNQ-2和AMNQ-3染色羊毛织物,相对于未染色羊毛织物,织物失重从17.47mg分别降低到4.72mg和3.89mg,防蛀评级从D4级提高到C3级,根据GB/T29776-2013,定义为“防蛀效果不够好”。AMNQ-5染色羊毛织物,防蛀评级从D4级提高到A1级,定义为“具有防蛀性能”。
  (10)棉织物经QA-CGS改性前处理后,与未处理棉织物相比,AUNQ-2染色后,染色棉织物K/S值提高,染色牢度提高0.5~1级。棉织物QA-CGS优化改性工艺为:QA-CGS用量1%(o.w.f.),改性温度30℃,改性时间30min。AUNQ-2上染改性棉织物优化染色工艺为:pH5,染色温度50℃,染色时间40min。
  (11)羊毛地毯纱线经C-AGS洗涤前处理后,AMNQ染色纱线K/S值增大,染色牢度提高。羊毛地毯纱线C-AGS优化洗涤工艺为:C-AGS用量2.0%(o.w.f.),JFC用量1.2%(o.w.f.),洗涤温度50℃。
  本论文研究表明,通过结构修饰,在NQ母体上引入羟基或杀虫活性结构,设计防紫外功能色素及防蛀功能色素是基本可行的;通过阳离子双子表面活性剂改性前处理及通过阴离子双子表面活性剂洗涤前处理,实现合成NQ功能色素在棉织物和羊毛地毯纱线上的染色应用增效是基本可行的。本论文研究为开发新型纺织品防紫外、防蛀功能色素提供了新的思路。
其他文献
研究区万柏林区为太原市主要煤炭能源基地西山煤田的重要组成部分,为全市第二大采煤区,由于矿产资源开采和矿山开发强度部分超过了矿山地质环境所能承受的最大承载力,从而造成了区域内地质灾害的频繁发生。因此,评价万柏林区现阶段的矿山地质环境承载力,建立矿山开发(社会属性的人类活动)与地质环境(自然生态地质条件)之间的密切联系,科学合理划定矿山地质环境承载力分区,对平衡矿山合理开发与地质环境保护尤为重要,可为
学位
低瓦斯厚煤层矿井生产过程中,瓦斯异常涌出是影响矿井安全高效生产的原因之一。瓦斯异常涌出会造成工作面上隅角瓦斯超限,严重威胁井下工作人员的生命安全。如何有效解决低瓦斯厚煤层上隅角瓦斯超限,保障工作面安全高效生产,是亟待解决的问题。针对瓦斯异常涌出特征进行研究,制定合理的解决方案,解决上隅角瓦斯超限,对保障矿井安全生产有重要意义。  论文以具有低瓦斯厚煤层特点的小峪煤矿402盘区为例,综合应用现场测试
矿井火灾、瓦斯突出等事故发生后,通风系统风流紊乱,有毒有害气体在通风网络中运移扩散危害井下工人安全。通过对矿井灾变时期通风系统进行仿真研究,获得有效的矿井反风方案,以达到人为控制有毒有害气体运移过程、减少人员伤亡的目的。本文通过理论、实验、和计算机仿真相结合的方法,对火灾时期矿井通风系统灾害演变及矿井反风对策进行研究。  将节点法中对风机节点处风压作为求解变量的问题变为对风机节点处风机提供动力作为
我国的钾盐资源分布极度不均衡,绝大部分可溶性钾盐资源分布在气候环境恶劣,交通运输不发达的西北和西南的盐湖中,而对钾肥需求量极大的中东部农业发达地区的天然钾盐资源却极其紧缺,但是在一些工农业副产品废液、碱金属矿山的尾矿废水以及海水中却含有丰富的钾盐资源亟需回收利用,因此,研究从含钾溶液中回收钾的技术对缓解钾盐的紧缺问题有极其重要的意义。机械力化学法是一种可以通过调节机械力作用强度来控制反应程度的方法
由于高凝油油藏原油的析蜡温度高、凝固点高等原因,开采难度大,利用二氧化碳辅助开采高凝油油藏是改善开发效果方法之一,本文专门就此开展了“Q35块高凝油CO2驱油物模试验研究”项目科研攻关,以期能对Q35块高凝油油藏的开发有所帮助。主要通过建立符合Q35块西部平均渗透率的100cm的长岩心物理模型,测定了在地层压力下,55℃、75℃、100℃时CO2在Q35块原油中的溶解度和Q35块原油溶解CO2后原
随着社会的发展与科技的进步,人们对荧光染料的要求越来越高,尤其是纺织用荧光染料,不仅要求荧光染料具有较高的荧光量子产率,同时也要求荧光染料具有较好的生物安全性。此外,耐光牢度作为荧光染料的重要性能,它限制了部分荧光染料的应用范围,例如经常应用于生物医学领域探针的苯乙烯吡啶盐荧光染料不仅具有较高的荧光量子产率而且具有较宽的光谱,但由于其耐光牢度较差几乎不用于织物的染色。随着计算机技术的不断发展,很多
学位
在国际工业4.0的大背景下,我国提出了中国制造2025战略计划,服装制造业作为国民经济的重要组成部分,尚未摆脱密集型劳动力、高强度作业、生产效率低、高能耗、高排放的行业格局。加之近年来,劳动力成本和原材料成本急剧上涨,低碳经济理念深入人心,对服装生产传统的管理模式提出了挑战,服装制造业迫切需要提高生产管理的数字化、智能化水平,实现高效绿色生产,满足快速变化的市场需求。因此,本文通过建立优化模型、应
学位
纺织领域中的诸多加工方法是基于气流对纤维的分离和凝聚作用使得纤维重新分布、排列和加捻来实现的,纤维与气流间的耦合作用成为气体应用于纺织领域需要解决的共性问题。由于纤维与气流间的相互作用复杂多变,导致气固耦合机理的研究进展缓慢,气流在纺织领域的应用还缺乏基础研究。本文是以喷气涡流纺喷嘴为研究对象,建立喷嘴及纤维的三维模型,构建纤维/气流/壁面体系接触模型,研究高速气流/纤维耦合作用下气流场的瞬时流动
在目前石油资源稀缺以及白色污染严重的情况下,开发传统塑料的替代品是一个热门的研究方向。聚乳酸(Polylactic Acid, PLA)是一种源于可再生资源,同时具备良好的可降解性和生物相容性的合成高分子。高分子量的PLA材料的机械强度与常用的石油基塑料相近,作为绿色材料,具有代替石油基高分子材料的巨大潜力。然而,高分子量PLA脆性强,软化点低,在高温下快速降/水解,使它的工业化加工和应用具有很大
学位
小鼠作为重要的模式动物之一,其全基因组序列信息已由小鼠基因组计划(mouse genomes project,MGP)解析,99%的基因与人的基因同源。小鼠的生理结构及代谢过程与人类相似,是研究人类复杂性状最理想的模型。小鼠遗传学中,数量性状基因座位(quantitative trait loci,QTL)定位的策略主要分为连锁分析和关联分析。但是,传统近交系小鼠亚种来源单一、遗传多样性匮乏等特点