一种三嗪类抗紫外线整理剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种三嗪类抗紫外线整理剂及其制备方法 (Triazine ultraviolet-resistant finishing agent and preparation method thereof ) 是由 高树珍 白欣宇 侯珏 郑永杰 董旭 吴学栋 于洪建 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种三嗪类抗紫外线整理剂及其制备方法,本发明通过控制三聚氯氰和间苯二酚的摩尔比,化合物Ⅰ和2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比、化合物Ⅱ和N-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比、以及反应时间,实现了新型三嗪类抗紫外线整理剂的合成,合成方法简单,原料易得,提高了织物的抗紫外线性能,有很好的工业化生产前景。(The invention relates to a triazine ultraviolet-resistant finishing agent and a preparation method thereof, and the invention realizes the synthesis of the novel triazine ultraviolet-resistant finishing agent by controlling the molar ratio of cyanuric chloride to resorcinol, the molar ratio of a compound I and 2, 4-dihydroxy benzophenone, the molar ratio of a compound II and N-hydroxymethyl acrylamide and the reaction time.)
技术领域
本发明属于纺织品化学助剂领域，具体涉及一种三嗪类抗紫外线整理剂及其制备方法。
背景技术
科技的发展越来越好，人们生活水平越来越高，对纺织品的要求也随着增加。但随着臭氧层的破坏，使得大量的紫外线辐射照射到地面，对人体造成一定的伤害，甚至会诱发皮肤癌，这使得人们对衣着纺织品的要求也由最初的蔽体、护身、保暖增加至抗紫外线、抗菌等等；因此抗紫外线纺织品的研究尤为重要。
通过化学法将紫外线整理剂附着在纺织品上，使其具有抗紫外线的功能；抗紫外线整理剂包括紫外线吸收剂和紫外线屏蔽剂。抗紫外线吸收剂有三嗪类、二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸类等。三嗪类紫外线吸收剂是新发展的一类产品，它具有广谱的抗紫外线效果。虽然三嗪类紫外线吸收剂在发展阶段，但是其研究也是具有很好前景；对于本领域的技术人员来说，如何确定最优的合成方法制备新型三嗪类抗紫外线整理剂来提高织物的抗紫外线性能是最为关键的问题。
发明内容
为了预防紫外线对人体的危害，提高织物的抗紫外线性能，本发明根据三嗪类紫外线吸收剂的抗紫外线机理，用三聚氯氰、间苯二酚，2,4-二羟基二苯甲酮和N-羟甲基丙烯酰胺反应，生成一种新型的三嗪类紫外线吸收剂。
本发明目的之一是提供了一种新型三嗪类紫外线整理剂。
本发明目的之二是提供了该紫外线整理剂的制备方法。
本发明的目的之三是提供该抗紫外线整理剂在纺织品整理工艺中的应用。
为实现发明目的，采用如下方案：
本发明提供了一种三嗪类紫外线整理剂，其结构为：
本发明提供了上述紫外线整理剂的制备方法，包括如下步骤：
1)、在水浴温度为45-60℃的反应釜中，加入三聚氯氰和丙酮溶液，加入无水三氯化铝，将溶于丙酮的间苯二酚滴加反应釜中；恒温反应5-8h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅰ；
2)、在水浴温度为60-80℃的反应釜中，加入化合物Ⅰ、丙酮溶液和氢氧化钠；将溶于丙酮的2,4-二羟基二苯甲酮加入反应釜中；恒温反应5-8h，反应结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅱ；
3)、在水浴温度为50-65℃的反应釜中，加入化合物Ⅱ、丙酮溶液和氢氧化钠；将溶于丙酮的N-羟甲基丙烯酰胺加入反应釜中；恒温反应5-8h，反应结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到产物。
优选地，步骤1)中三聚氯氰和无水三氯化铝的摩尔比为(1.1-2)：1.0；更优选地，摩尔比为1.1:1.0。
优选地，步骤1)中的三聚氯氰和间苯二酚的摩尔比为(0.8-1):1.0，更优选地，摩尔比为1:1。
优选地，步骤2)中化合物Ⅰ和2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为(0.75-1)：1；更优选地，摩尔比为1:1。
优选地，步骤3)中化合物Ⅱ和N-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比1:(3-4)，更优选地，摩尔比1:3。
优选地,步骤1)中反应温度在60℃。
优选地,步骤2)中反应温度在80℃。
优选地,步骤3)中反应温度在60℃。
优选地,步骤1)、2)、3)中反应时间均为6h。
本发明还提供了上述抗紫外线整理剂在纺织品抗紫外线整理中的应用。
本发明还提供了一种织物整理工作液，该织物整理工作液包含上述的抗紫外线整理剂。
优选地，该织物整理工作液还含有渗透剂(渗透剂JFC-1)、氯化钠。
本发明还提供了上述织物整理工作液的制备方法，包括将上述方法制备的抗紫外线整理剂、渗透剂、氯化钠搅拌混合均匀制备得到。
本发明采用上述技术方案，具有以下优点：
本发明通过控制三聚氯氰和间苯二酚的摩尔比，化合物Ⅰ和2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比、化合物Ⅱ和N-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比、以及反应时间，实现了新型三嗪类抗紫外线整理剂的合成，合成方法简单，原料易得，提高了织物的抗紫外线性能，有很好的工业化生产前景。
附图说明
图1为实施例5制备的新型三嗪类抗紫外线整理剂的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，绝不限制本发明的保护范围。
本发明中的实验仪器均为本领域常规设备。
本发明所用材料及化学试剂中除本发明抗紫外线整理剂(本发明的创新)为自制之外，其余各种化学原料均可市售购得。
本发明抗紫外线整理剂的合成通过间苯二酚和2,4-二羟基二苯甲酮分别取代三聚氯氰的氯，打开N-羟基丙酰酰胺中的双键与间苯二酚反应完成的，具体步骤如下：
实施例1
一种抗紫外线整理剂的制备方法，包括如下步骤：
A、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入3g三聚氯氰和20ml丙酮。
B、加入无水三氯化铝，三聚氯氰和无水三氯化铝的摩尔比为1.1:1.0。
C、将溶于20ml丙酮的间苯二酚缓慢滴加反应釜中，三聚氯氰和间苯二酚的摩尔比为0.8：1。
D、恒温反应6h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅰ。
E、在水浴温度为80℃的反应釜中，加入30ml丙酮和化合物Ⅰ、氢氧化钠，化合物Ⅰ和氢氧化钠的摩尔比为1：3。
F、将溶于10ml丙酮的2,4-二羟基二苯甲酮加入反应釜中，化合物Ⅰ和2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为1:1。
G、恒温反应6h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅱ。
H、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入25ml丙酮和化合物Ⅱ、氢氧化钠,化合物Ⅱ和氢氧化钠的摩尔比为1:6。
I、将溶于15ml丙酮的N-羟甲基丙烯酰胺加入反应釜中，化合物Ⅱ和N-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比为1:3。
J、恒温反应6h，反应结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到产物。
实施例2
一种抗紫外线整理剂的制备方法，包括如下步骤：
A、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入3g三聚氯氰和20ml丙酮溶液。
B、加入无水三氯化铝，三聚氯氰和无水三氯化铝的摩尔比为1.1:1.0。
C、将溶于20ml丙酮的间苯二酚缓慢滴加反应釜中，三聚氯氰和间苯二酚的摩尔比为1:1。
D、恒温反应6h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅰ。
E、在水浴温度为80℃的反应釜中，加入30ml丙酮和化合物Ⅰ、氢氧化钠，化合物Ⅰ和氢氧化钠的摩尔比为1：3。
F、将溶于10ml丙酮的2,4-二羟基二苯甲酮加入反应釜中，化合物Ⅰ和2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为1:1。
G、恒温反应6h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅱ。
H、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入25ml丙酮和化合物Ⅱ、氢氧化钠,化合物Ⅱ和氢氧化钠的摩尔比为1:6。
I、将溶于15ml丙酮的N-羟甲基丙烯酰胺加入反应釜中，化合物Ⅱ和N-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比为1:3。
J、恒温反应6h，反应结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到产物。
实施例3
一种抗紫外线整理剂的制备方法，包括如下步骤：
A、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入3g三聚氯氰和20ml丙酮溶液。
B、加入无水三氯化铝，三聚氯氰和无水三氯化铝的摩尔比为1.1:1.0。
C、将溶于20ml丙酮的间苯二酚缓慢滴加反应釜中，三聚氯氰和间苯二酚的摩尔比为0.8：1。
D、恒温反应6h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅰ。
E、在水浴温度为80℃的反应釜中，加入30ml丙酮和化合物Ⅰ、氢氧化钠，化合物Ⅰ和氢氧化钠的摩尔比为1：3。
F、将溶于10ml丙酮的2,4-二羟基二苯甲酮加入反应釜中，化合物Ⅰ和2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为0.75:1。
G、恒温反应6h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅱ。
H、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入25ml丙酮和化合物Ⅱ、氢氧化钠,化合物Ⅱ和氢氧化钠的摩尔比为1:6。
I、将溶于15ml丙酮的N-羟甲基丙烯酰胺加入反应釜中，化合物Ⅱ和N-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比为1:3。
J、恒温反应6h，反应结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到产物。
实施例4
一种抗紫外线整理剂的制备方法，包括如下步骤：
A、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入3g三聚氯氰和20ml丙酮溶液。
B、加入无水三氯化铝，三聚氯氰和无水三氯化铝的摩尔比为1.1:1.0。
C、将溶于丙酮的间苯二酚缓慢滴加反应釜中，三聚氯氰和间苯二酚的摩尔比为0.8:1。
D、恒温反应6h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅰ。
E、在水浴温度为80℃的反应釜中，加入30ml丙酮和化合物Ⅰ、氢氧化钠，化合物Ⅰ和氢氧化钠的摩尔比为1：3。
F、将溶于10ml丙酮的2,4-二羟基二苯甲酮加入反应釜中，化合物Ⅰ和2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为1:1。
G、恒温反应6h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅱ。
H、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入25ml丙酮和化合物Ⅱ、氢氧化钠,化合物Ⅱ和氢氧化钠的摩尔比为1:6。
I、将溶于15ml丙酮的N-羟甲基丙烯酰胺加入反应釜中，化合物Ⅱ和N-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比为1:4。
J、恒温反应6h，反应结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到产物。
实施例5
一种抗紫外线整理剂的制备方法，包括如下步骤：
A、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入3g三聚氯氰和20ml丙酮溶液。
B、加入无水三氯化铝，三聚氯氰和无水三氯化铝的摩尔比为1.1:1.0。
C、将溶于丙酮的间苯二酚缓慢滴加反应釜中，三聚氯氰和间苯二酚的摩尔比为0.8:1。
D、恒温反应7h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅰ。
E、在水浴温度为80℃的反应釜中，加入30ml丙酮和化合物Ⅰ、氢氧化钠，化合物Ⅰ和氢氧化钠的摩尔比为1：3。
F、将溶于10ml丙酮的2,4-二羟基二苯甲酮加入反应釜中，化合物Ⅰ和2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为1:1。
G、恒温反应7h，结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到化合物Ⅱ。
H、在水浴温度为60℃的反应釜中，加入25ml丙酮和化合物Ⅱ、氢氧化钠,化合物Ⅱ和氢氧化钠的摩尔比为1:6。
I、将溶于15ml丙酮的N-羟甲基丙烯酰胺加入反应釜中，化合物Ⅱ和N-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比为1:3。
J、恒温反应7h，反应结束后冷却至室温，抽滤，提纯得到产物。
二、织物处理工艺
将本发明新型三嗪类紫外线整理剂整理到织物上。
A.取一块棉布，称重。
B.将棉布置于配置好的三嗪类紫外线吸收剂整理液(20％owf)中，加入2g/L的渗透剂JFC-1，40℃浸渍0.5h。
C.升温至80℃后加入1/2氯化钠(18g/L)，反应15min，再加入剩余1/2氯化钠(18g/L)，反应15min。
D.将整理后的织物置于烘箱中，在100℃的条件下烘干。
三、性能评价试验
紫外线防护系数UPF：参照GB/T 18830-2009中规定测定；折皱回复性：参照GB/T3819-1997测定；断裂强力：参照GB/T 2392.1-2013中规定测定。
表1本发明三嗪类紫外线整理剂紫外线防护系数
表2本发明抗紫外线整理剂的性能
由图1红外谱图可以看出3215.71cm-1为苯环上-OH的特征吸收峰，3102.5cm-1为苯环上C-H的伸缩振动峰，1609.90cm-1是三嗪环上的C＝O的伸缩振动峰，1489.15cm-1是苯环上C＝C的特征吸收峰，1382.35cm-1是三嗪环上的C＝N的伸缩振动峰，1220.54cm-1是芳香醚上的C-O的特征吸收峰，844.07cm-1是芳环上C-H的特征吸收峰，其中醚键的特征吸收峰和羟基的特征吸收峰波峰变宽都说明二苯甲酮与三聚氯氰发生了反应。1149.14cm-1是C-O-C的特征吸收峰，说明了芳环上的羟基与N-羟甲基丙烯酰胺发生了反应。
本发明制备的新型三嗪类抗紫外线整理剂具有很好的抗紫外线效果，UPF值可以达到40+，符合抗紫外线织物的要求，可以吸收280nm-400nm的紫外光。本发明整理到棉织物上，赋予织物抗紫外线性能，抗紫外线效果均达到国家标准，满足织物抗紫外线整理剂的要求。
以上这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的包含范围内。
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