一种稳定分散的抗紫外线吸收剂及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及一种稳定分散的抗紫外线吸收剂及其制备方法与应用，属于抗紫外线技术领域。


背景技术：

2.日常生活中能够经臭氧层吸收过滤后直接照射到地面的紫外线，其波长范围主要分布在280-400nm。过量的紫外线照射会使人们的大脑与肢体反应迟钝，记忆力衰退，皮肤黑色素沉着，肌体早衰，诱发皮炎、色素干皮症等皮肤病；更为严重的是，过量的紫外线还会降低人体的免疫功能，诱发皮肤癌。鉴于紫外线的危害，人们愈发关注紫外线辐射的防护工作，各种具有抗紫外线防辐射功效的防晒霜接踵而至。但实践证明，防晒霜的使用面积与使用功效有限，远远达不到人们的要求。因此，对有害紫外线具有高效物理屏蔽作用的纺织品便应运而生，波长短、能量高、穿透力强的紫外线照射在纺织面料上时，会使材料内部光敏物质因光化学反应而引起光降解和光老化，材料内大分子遭到破坏，造成纺织品发生褪色、光泽消失、粉化、龟裂、开裂、模糊、起泡、脆化、强度减小等不可逆物理性损伤。
3.紫外线屏蔽剂可通过吸收、散射或反射紫外线达到屏蔽紫外线的作用，它能提高纺织面料的耐候、耐老化性与使用寿命。按作用机理不同，紫外线屏蔽剂可分为纳米粒子光屏蔽剂和紫外线吸收剂，前者一般为无机氧化物，后者通常为有机化合物。紫外线吸收剂区别于物理屏蔽或反射紫外线的光屏蔽剂，其通过高效吸收紫外线，将紫外线的高能量转化成热能或其它无害且低能辐射的化学能、长波光能等，之后能迅速使高分子中被紫外线激发的高能级激发态淬灭返回至基态，同时有效捕捉高分子聚合物因紫外线照射而产生的游离基，从而降低纺织面料发生不可逆物理性损伤的几率。紫外线吸收剂对织物纤维上的染料也有极好的防护作用，这对一些户外工作服、高档遮阳遮雨篷布、遮阳伞、防晒衣、运动冰袖、汽车车衣、汽车内饰纺织品等对耐日晒牢度极高的服装领域具有极其巨大的应用价值。
4.按照分子骨架类型，紫外线吸收剂可分为二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、水杨酸苯酯类等。目前市场上应用较多的是三嗪类、二苯甲酮类与苯并三唑类紫外线吸收剂。二苯甲酮类紫外线吸收剂能较好地吸收波长较短的紫外线；苯并三唑类紫外线吸收剂能较好地吸收波长较长的紫外线；而三嗪类紫外线吸收剂的分子结构较大，紫外线吸收效率高，对处于200-400nm波长范围的紫外线(包括uva、uvb、部分uvc)有极强的吸收能力。
5.现有的抗紫外线吸收剂种类较多。如一种抗紫外线整理剂及其制备方法(cn201510661642.0)，该整理剂含有紫外线吸收剂、分散剂、消泡剂、水，其中，该整理剂还含有纳米二氧化钛接枝共聚物，所述的纳米二氧化钛接枝共聚物为纳米二氧化钛、丙烯酸酯单体、含氟单体接枝共聚物。该抗紫外线整理剂的制备方法包括：将紫外线吸收剂、分散剂、消泡剂、水混合，其中，在混合时还加入纳米二氧化钛接枝共聚物，所述的纳米二氧化钛接枝共聚物为纳米二氧化钛、丙烯酸酯单体、含氟单体接枝共聚物。
6.另有一种纺织品用反应性防紫外线整理剂(cn202011003672.x)，该种纺织品用反应性防紫外线整理剂，由水性紫外线吸收剂、纳米钛白粉、分散剂、粘合剂、柔软剂、防腐剂
组成，所述水性紫外线吸收剂的用量控制在总分量的0.5-0.8％，所述纳米钛白粉为亲水性纳米钛白粉，且所述性纳米钛白粉的粒径为15-50nm，所述防腐剂采用五氯苯酚材料。
7.再有一种配合织物使用的抗紫外线剂及其制备方法(cn202010925190.3)，包括如下质量配比的成分：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮：苯基水杨酸酯：分散剂：水性环氧树脂：乳化剂：无水乙醇：柔软剂：水＝6-8：4-6：2-4：8-12：2-4：13-17：4-6：40-60。
8.市售的抗紫外线吸收剂或多或少存在一些问题：
9.(1)对直接照射到地面波长处于280-400nm范围的紫外线不具有强且均匀的吸收能力，不能全面降低紫外线对纺织品及纺织品染料的不可逆物理性损害，不能提高所整理织物的耐日晒牢度。
10.(2)紫外线吸收剂成分在整理剂储存期间不能在分散体系中稳定均匀地分散，应用时严重降低纺织品的抗紫外线性能。


技术实现要素：

11.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种稳定分散的抗紫外线吸收剂，原料环保易得、易加工，制备工艺简单易行，成本低、污染小，产物储存稳定性优良，抗紫外线性能优异。
12.另外，发明还提供了一种所述稳定分散的抗紫外线吸收剂的制备方法。
13.最后本发明还提供了一种所述稳定分散的抗紫外线吸收剂的应用。
14.为了实现上述目的，本发明采用的一种稳定分散的抗紫外线吸收剂，按质量份计，包括以下原料：紫外线吸收剂15-25份，乳化分散剂5-10份，溶剂3-10份，水加至100份。
15.在本发明的一种实施方式中，所述紫外线吸收剂采用苯并三唑类紫外线吸收剂、三嗪类紫外线吸收剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂中的至少一种。
16.在本发明的一种实施方式中，所述苯并三唑类紫外线吸收剂采用uv-326、uv-329、uv-571、uv-900中的至少一种；所述三嗪类紫外线吸收剂采用二乙基己基丁酰胺基三嗪酮、uv-1164、uv-1577中的至少一种；所述二苯甲酮类紫外线吸收剂采用uv-531、uv-214、uv-49、uv-9中的至少一种。
17.在本发明的一种实施方式中，所述乳化分散剂采用十二烷基苯磺酸钠、山梨醇酐三硬酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、腰果酚聚氧乙烯醚、萘磺酸甲醛缩聚物的钠盐中的至少一种。
18.在本发明的一种实施方式中，所述溶剂采用丙二醇、二甘醇、甘油、二乙二醇丁醚中的至少一种。
19.另外，本发明还提供了一种所述稳定分散的抗紫外线吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
20.s1、称取配方量的紫外线吸收剂、乳化分散剂、溶剂和水；
21.s2、将步骤s1中称量的乳化分散剂、溶剂和水置于剪切乳化搅拌机中搅拌至溶解均匀，随后降低搅拌转速缓慢加入紫外线吸收剂，再提高搅拌转速并搅拌0.4-0.6h进行预分散处理，制得预分散液；
22.s3、将步骤s2制得的预分散液加至高效棒销式陶瓷纳米卧式砂磨机中，再加入60-100质量份的锆珠，对预分散液进行研磨处理，研磨至所需粒径范围，结束研磨，过滤锆珠，
即得稳定分散的抗紫外线吸收剂。
23.在本发明的一种实施方式中，所述剪切乳化搅拌机的搅拌转速为1000-5000r/min。
24.在本发明的一种实施方式中，研磨粒径值d(50)处于0.15um-5.85um之间。
25.最后，本发明还提供了一种所述稳定分散的抗紫外线吸收剂在织物中的应用。
26.在本发明的一种实施方式中，所述应用是将抗紫外线吸收剂的整理料通过喷涂、印花或浸轧的方式整理到纺织物上，烘干即可；织物对波长处于240-400nm的超宽波段紫外线的屏蔽作用强。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.1)本发明的制备成本低、污染小，工艺简单，原材料环保易得，相容性好、迁移性小。在常温条件下的水分散系中，本发明制备的抗紫外线吸收剂能够保持持久、稳定、均匀的分散状态，具有良好的贮存稳定性。
29.2)本发明将对紫外线不同波段具有强吸收功效的苯并三唑类紫外线吸收剂、三嗪类紫外线吸收剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂复配在一起，将所得抗紫外线吸收剂对织物进行整理应用后，织物对波长处于240-400nm的超宽波段紫外线的屏蔽作用强，紫外线穿透率低，织物的紫外线防护性能优异、耐日晒牢度等级高。
附图说明
30.图1为本发明抗紫外线吸收剂与市售产品抗紫外线吸收性能的对比图。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
32.实施例1
33.一种稳定分散的抗紫外线吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
34.s1、按质量份计，称取紫外线吸收剂：15份uv-531、6份uv-329，乳化分散剂：5份三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚(16eo)、4份异构十三醇聚氧乙烯醚(9eo)，溶剂：4份丙二醇、5份二甘醇，水61份；
35.s2、将步骤s1中称量的乳化分散剂、溶剂和水置于剪切乳化搅拌机中，以转速3000r/min搅拌至溶解均匀，随后降低搅拌转速至1500r/min，缓慢加入紫外线吸收剂，再提高搅拌转速至3000r/min并搅拌0.5h进行预分散处理，制得预分散液；
36.s3、将步骤s2制得的预分散液加至高效棒销式陶瓷纳米卧式砂磨机中，再加入80质量份的锆珠，对预分散液进行研磨处理，每30min取适量研磨所得分散液于马尔文mastersizer2000激光粒度仪中测试粒径，待研磨至粒径值d(50)《4.14um即可；
37.结束研磨，过滤锆珠，所得滤液即为稳定分散的抗紫外线吸收剂。
38.实施例2
39.一种稳定分散的抗紫外线吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
40.s1、按质量份计，称取紫外线吸收剂：7份uv-531、10份uv-49，乳化分散剂：6份三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚(20eo)、4份异构十三醇聚氧乙烯醚(5eo)，溶剂：3份甘油、7份二乙二醇丁醚，水63份；
41.s2、将步骤s1中称量的乳化分散剂、溶剂和水置于剪切乳化搅拌机中，以转速3000r/min搅拌至溶解均匀，随后降低搅拌转速至1500r/min，缓慢加入紫外线吸收剂，再提高搅拌转速至3000r/min并搅拌0.5h进行预分散处理，制得预分散液；
42.s3、将步骤s2制得的预分散液加至高效棒销式陶瓷纳米卧式砂磨机中，再加入85质量份的锆珠，对预分散液进行研磨处理，每30min取适量研磨所得分散液于马尔文mastersizer2000激光粒度仪中测试粒径，待研磨至粒径值d(50)《3.05um即可；
43.结束研磨，过滤锆珠，所得滤液即为稳定分散的抗紫外线吸收剂。
44.实施例3
45.一种稳定分散的抗紫外线吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
46.s1、按质量份计，称取紫外线吸收剂：6份uv-326、6份uv-531、10份uv-49，乳化分散剂：5份腰果酚聚氧乙烯醚9、4份十二烷基苯磺酸钠，溶剂：2份丙二醇、6份甘油，水61份；
47.s2、将步骤s1中称量的乳化分散剂、溶剂和水置于剪切乳化搅拌机中，以转速3000r/min搅拌至溶解均匀，随后降低搅拌转速至1500r/min，缓慢加入紫外线吸收剂，再提高搅拌转速至3000r/min并搅拌0.5h进行预分散处理，制得预分散液；
48.s3、将步骤s2制得的预分散液加至高效棒销式陶瓷纳米卧式砂磨机中，再加入90质量份的锆珠，对预分散液进行研磨处理，每30min取适量研磨所得分散液于马尔文mastersizer2000激光粒度仪中测试粒径，待研磨至粒径值d(50)《2.77um即可；
49.结束研磨，过滤锆珠，所得滤液即为稳定分散的抗紫外线吸收剂。
50.实施例4
51.一种稳定分散的抗紫外线吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
52.s1、按质量份计，称取紫外线吸收剂：14份uv-326、7份uv-9，乳化分散剂：3份山梨醇酐三硬酸酯、7份脂肪醇聚氧乙烯醚aeo9，溶剂：7份二甘醇、2份二乙二醇丁醚，水60份；
53.s2、将步骤s1中称量的乳化分散剂、溶剂和水置于剪切乳化搅拌机中，以转速3500r/min搅拌至溶解均匀，随后降低搅拌转速至1500r/min，缓慢加入紫外线吸收剂，再提高搅拌转速至3500r/min并搅拌0.5h进行预分散处理，制得预分散液；
54.s3、将步骤s2制得的预分散液加至高效棒销式陶瓷纳米卧式砂磨机中，再加入85质量份的锆珠，对预分散液进行研磨处理，每30min取适量研磨所得分散液于马尔文mastersizer2000激光粒度仪中测试粒径，待研磨至粒径值d(50)《2.11um即可；
55.结束研磨，过滤锆珠，所得滤液即为稳定分散的抗紫外线吸收剂。
56.实施例5
57.一种稳定分散的抗紫外线吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
58.s1、按质量份计，称取紫外线吸收剂：20份uv-49，乳化分散剂：4份脂肪醇聚氧乙烯醚aeo9、6份腰果酚聚氧乙烯醚9，溶剂：8份丙二醇、1份二乙二醇丁醚，水61份；
59.s2、将步骤s1中称量的乳化分散剂、溶剂和水置于剪切乳化搅拌机中，以转速3000r/min搅拌至溶解均匀，随后降低搅拌转速至1500r/min，缓慢加入紫外线吸收剂，再提
高搅拌转速至3000r/min并搅拌0.5h进行预分散处理，制得预分散液；
60.s3、将步骤s2制得的预分散液加至高效棒销式陶瓷纳米卧式砂磨机中，再加入100质量份的锆珠，对预分散液进行研磨处理，每30min取适量研磨所得分散液于马尔文mastersizer2000激光粒度仪中测试粒径，待研磨至粒径值d(50)《1.57um即可；
61.结束研磨，过滤锆珠，所得滤液即为稳定分散的抗紫外线吸收剂。
62.实施例6
63.一种稳定分散的抗紫外线吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
64.s1、按质量份计，称取紫外线吸收剂：2份uv-214、20份二乙基己基丁酰胺基三嗪酮，乳化分散剂：9份萘磺酸甲醛缩聚物的钠盐(nno)，溶剂：9份二甘醇、1份甘油，水59份；
65.s2、将步骤s1中称量的乳化分散剂、溶剂和水置于剪切乳化搅拌机中，以转速3000r/min搅拌至溶解均匀，随后降低搅拌转速至1500r/min，缓慢加入紫外线吸收剂，再提高搅拌转速至3000r/min并搅拌0.5h进行预分散处理，制得预分散液；
66.s3、将步骤s2制得的预分散液加至高效棒销式陶瓷纳米卧式砂磨机中，再加入85质量份的锆珠，对预分散液进行研磨处理，每30min取适量研磨所得分散液于马尔文mastersizer2000激光粒度仪中测试粒径，待研磨至粒径值d(50)《0.52um即可；
67.结束研磨，过滤锆珠，所得滤液即为稳定分散的抗紫外线吸收剂。
68.采用浸轧焙烘法对实施例1-6所制抗紫外线吸收剂与两款市面畅销的抗紫外线吸收剂进行性能测试：
69.浸轧液配制：先将三种不同染料(0.14g黄棕s-4rl、0.16g红棕s-2gfl、0.20g深蓝hgl)与3.0g所得抗紫外线吸收剂按先后顺序置于容器中，再缓慢加入去离子水，直至染料、抗紫外线吸收剂与去离子水三者质量总和为1000g，充分搅拌至混合均匀，即制得所需浸轧液；
70.整理工艺：将涤纶布浸于所述浸轧液中30s，二浸二轧，浴比1：90，轧余率85％，焙烘温度为130℃，焙烘时间为45s；焙烘结束，将所整理的涤纶布降温至80℃，水洗，脱水烘干即可。
71.将上述用抗紫外线吸收剂浸轧液整理的涤纶布按aatcc tm 183-2014《织物紫外防护系数upf测试标准》测试抗紫外线性能，测试仪器为分光光度计或配备积分球的分光辐射度计、滤光片(schott class ug11型号)、aatcc吸水纸等。
72.用分光光度计或已知波长范围的分光辐射度计测定穿过样品的紫外线uv-r(280-400nm)，从而进一步计算uva与uvb的辐照阻隔百分率。
73.紫外线防护系数upf表示穿过空气时紫外线辐射平均效应uv-r与穿过样品时紫外线辐射平均效应uv-r的比值。
74.将用抗紫外线吸收剂浸轧液整理的涤纶布，按iso 105 b02《纺织品日晒色牢度试验》标准测试耐日晒牢度。
75.iso 105 b02适用于测定各种类型和形式的纺织品耐人造光源(模拟自然日光d65)色牢度性能；测试样品按同一套标准蓝色羊毛在指定条件下暴晒(人造光)，通过对比样品颜色变化和标准蓝色羊毛颜色变化来评级，其中，标准物质即iso：1-8级，“评级1”表示非常低的色牢度，“评级5”表示中等色牢度，“评级8”表示非常高的色牢度。
76.经各实施例制备的抗紫外线吸收剂浸轧液与两款市面畅销抗紫外线吸收剂浸轧
液整理的涤纶布的紫外线穿透率、紫外线辐照阻隔百分率、紫外线防护系数upf及耐日晒牢度评级结果如表1、图1所示。
77.表1测试结果
[0078][0079]
其中，表1中的对比例1、对比例2表示选取市面畅销的两款抗紫外线吸收剂a、b的浸轧液来整理涤纶布后所得到的不同测试样品。
[0080]
由表1可知，经本发明各实施例所制得的抗紫外线吸收剂整理过的涤纶布，紫外线穿透率均低于0.7％、紫外线阻隔率均高于99.2％，其对紫外线的阻隔性能优于两款现有市售抗紫外线吸收剂同类产品。同时，由表1可知，经本发明各实施例所制得的抗紫外线吸收剂浸轧液整理过的涤纶布，耐日晒牢度均高于两款现有市售抗紫外线吸收剂同类产品。
[0081]
表2 upf评级与保护类别的对应关系
[0082][0083][0084]
由表1、表2和图1可知，经本发明各实施例所制得的抗紫外线吸收剂浸轧液整理过的涤纶布，所测得的紫外线防护系数upf均为50及以上，高于两款现有市售抗紫外线吸收剂同类产品。
[0085]
综上所述，对于两款现有市售抗紫外线吸收剂同类产品而言，经本发明各实施例所制得的抗紫外线吸收剂作用于织物后，宽波段紫外线的穿透率更低，织物对紫外线的屏蔽作用更强，同时织物兼备了更优异的紫外线防护与耐日晒牢度性能。
[0086]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。