CN108497649A - 一种防紫外线太阳伞 - Google Patents

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Abstract

一种防紫外线太阳伞，其特征在于：使用抗紫外线纤维制成伞布。

Description

一种防紫外线太阳伞
本申请是申请号为2016106651880，申请日为20160814，发明名称为一种防紫外线太阳伞的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，特别是涉及一种防紫外线太阳伞。
背景技术
紫外线吸收剂是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化。由于太阳光线中含有大量对有色物体有害的紫外光，其波长约290-460纳米，这些有害的紫外光通过化学上的氧化还原作用（Redox reaction），使颜色分子最后分解褪色。防止有害的紫外光对于颜色的破坏的方法既有物理的，也有化学的。紫外线吸收剂应该具备以下条件：①可强烈地吸收紫外线（尤其是波长为290-400nm）；②热稳定性好，即使在加工中也不会因热而变化，热挥发性小；③化学稳定性好，不与制品中材料组分发生不利反应；④混溶性好，可均匀地分散在材料中，不喷霜，不渗出；⑤吸收剂本身的光化学稳定性好，不分解，不变色；⑥无色、无毒、无臭；⑦耐浸洗；⑧价廉、易得；9.不溶，或难溶于水。目前较为理想的紫外线吸收剂/光稳定剂多为复配型的，特别是以水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类与受阻胺类复配，可取得比任何单独紫外线吸收剂更为理性的效果。紫外线吸收剂的使用领域：聚合物（塑料等）,涂料（汽车喷漆，建筑物涂饰）,印刷油墨，染色/印花纺织品的后处理。随着现代工业革命的发展，大气层中的臭氧层不断的遭到破坏。臭氧层是地球最好的保护伞，它能吸收来自太阳的大部分紫外线。然而近二十年的科学研究和大气观测发现：臭氧层一直在变薄，在南极上空甚至已产生一个臭氧洞。一般紫外线可分为短波（UVC：200~290nm）、中波（UVB：290~320nm）和长波（UVA：320~400nm）。研究结果表明，适量照射紫外线有利于人体健康，但过量接收紫外线会造成一些损害。其中UVC经过大气同温层时可悲距离地面25km的臭氧层所吸收，不会到达地面；UVB中的大部分被皮肤真皮吸收，促使皮肤细胞内的核算或蛋白质变性，长久辐射就会出现红斑、皮肤老化，严重时会引起皮肤癌；UVA能量虽较低，但对衣物和皮肤的穿透性比UVB深，会引起黑色素的沉着，使皮肤黝黑，长期积累，仍可导致皮肤老化。因此，在紫外线过多的地区或季节，具有防紫外线能力的纺织品能保护人体的健康。常见的抗紫外线面料多是在后整理过程中加入抗紫外线助剂，其缺点是多次洗涤后会逐渐失去抗紫外线效果。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种防紫外线太阳伞，能够具有多次洗涤之后仍具有较好的抗紫外线功能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种防紫外线太阳伞，其特征在于：使用抗紫外线纤维制成伞布。
优选的，所述纤维含有抗紫外线效果优异的抗紫外线助剂
优选的，纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氨酯纤维。
一种抗紫外线纤维的制备方法，其特征在于：
步骤一：抗紫外线剂的制备
将140~150g 4-(甲氨基)2'-甲基偶氮苯，80~90g碳酸氢钠，192~200g邻二甲苯和水加入到一个500ml的反应器中，控制温度在60-80℃，缓慢的逐滴加入18.8g作为还原剂的水合肼，滴加要持续30分钟以上。
搅拌2小时后，反应完成，然后用高效液相色谱进行分析,第一步还原反应的完成可以通过用作起始原料的4-(甲氨基)2'-甲基偶氮苯的消失得到证实;使用硫酸中和上述反应产物后，下部分的水层经分离被除去，再将剩下的部分用水洗涤。
随后，将200~210g水和30~50g钙粉加入到产物溶液中，然后控制温度为60-80℃逐滴加入45g盐酸，滴加应持续30分钟以上，进行第二步还原反应;搅拌反应2小时后反应完成，通过过滤除去未反应的钙粉，分离除去下半部分的水层。通过使用盐酸萃取除去产物有机层中的染色物质，在溶液用脱色剂脱色后，加入300g乙醇对产物进行结晶,洗涤得到的固体物质并烘干得到高纯度的苯并三唑类抗紫外线助剂。
步骤二：
（1）将聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氨酯溶解在溶剂中，配成重量百分比为０．０2～０．5ｗｔ％的溶液，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，然后加入0.01~0.5wt%的步骤一制备的抗紫外线助剂，加入稳定剂，在转速50~80转/min下搅拌30~40分钟，形成预制溶液，所述稳定剂的量为所加入的抗紫外线助剂量的0.02~0.1wt%；即得到合成高分子溶液；（２）制备抗紫外线纤维：将步骤（１）中配制的合成高分子溶液转移到干冰装置中，使所配制的合成高分子溶液在干冰环境中急速降温，然后将转移到低温干燥机中，在温度为－3０～－6０℃、真空度为20～4００Ｐａ的条件下，进行处理36～47ｈ，得到抗紫外线纤维。
优选的，制备的抗紫外线纤维是纳米纤维。
所述步骤二（2）中处理温度优选为-40℃、真空度为60Ｐａ的条件下，进行处理38ｈ。所述稳定剂优选为聚乙二醇。
本发明的有益效果在于：
1.在常规的制备抗紫外线助剂的还原过程中，使用过量的锌和碱金属在水或低浓度酒精的存在下进行反应，从而使得需要对大量的锌化物进行后处理， 而且中和过量的碱金属增加了废物处理的成本。另外，为了更换溶剂，常规的方法需要进一步的结晶、过滤和提纯步骤，因此导致产物通过滤液流失。然而，在本发明中，使用非极性溶剂作为还原反应的唯一溶剂，使用相对少量的钙粉和碱金属，而且不需要对中间产物进行分离和纯化处理的额外步骤，因此可以使用较少量的金属还原剂，在提高经济效率的同时，制备高产率的抗紫外线助剂。
2.用干冰降温制备纳米纤维操作过程简单、易于控制，成本低廉；可以大批量、连续制备出极细高分子纳米纤维。
具体实施方式
实施例1：
步骤一：抗紫外线剂的制备
将140g 4-(甲氨基)2'-甲基偶氮苯，80g碳酸氢钠，192g邻二甲苯和水加入到一个500ml的反应器中，控制温度在60℃，缓慢的逐滴加入18g还原剂的水合肼，滴加要持续30分钟以上。
搅拌2小时后，反应完成，然后用高效液相色谱进行分析,第一步还原反应的完成可以通过用作起始原料的4-(甲氨基)2'-甲基偶氮苯的消失得到证实;使用硫酸中和上述反应产物后，下部分的水层经分离被除去，再将剩下的部分用水洗涤；
随后，将200g水和30g钙粉加入到产物溶液中，然后控制温度为60℃逐滴加入45g盐酸，滴加应持续30分钟以上，进行第二步还原反应;搅拌反应3小时后反应完成，通过过滤除去未反应的钙粉，分离除去下半部分的水层；通过使用盐酸萃取除去产物有机层中的染色物质，在溶液用脱色剂脱色后，加入300g乙醇对产物进行结晶,洗涤得到的固体物质并烘干得到高纯度的抗紫外线助剂；
步骤二：
（1）将聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氨酯溶解在溶剂中，配成重量百分比为０．０2ｗｔ％的溶液，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，然后加入0.01wt%的步骤一制备的抗紫外线助剂，加入稳定剂，在转速50转/min下搅拌30分钟，形成预制溶液，所述稳定剂的量为所加入的抗紫外线助剂量的0.02wt%，即得到纺丝溶液；（２）制备抗紫外线纤维：将步骤（１）中配制的纺丝溶液转移到干冰装置中，使所配制的合成高分子溶液在干冰环境中急速降温，然后转移到低温干燥机中，在温度为－40℃、真空度为60Ｐａ的条件下，进行处理38ｈ，得到抗紫外线纤维。
步骤三：将获得的抗紫外线纤维通过机织的方式制成伞布。
实施例2：
步骤一：抗紫外线剂的制备
将150g 4-(甲氨基)2'-甲基偶氮苯， 90g碳酸氢钠， 200g邻二甲苯和水加入到一个500ml的反应器中，控制温度在80℃，缓慢的逐滴加入20g还原剂的水合肼，滴加要持续30分钟以上。
搅拌2小时后，反应完成，然后用高效液相色谱进行分析,第一步还原反应的完成可以通过用作起始原料的4-(甲氨基)2'-甲基偶氮苯的消失得到证实;使用硫酸中和上述反应产物后，下部分的水层经分离被除去，再将剩下的部分用水洗涤；
随后，将210g水和50g钙粉加入到产物溶液中，然后控制温度为80℃逐滴加入60g盐酸，滴加应持续30分钟以上，进行第二步还原反应;搅拌反应5小时后反应完成，通过过滤除去未反应的钙粉，分离除去下半部分的水层；通过使用盐酸萃取除去产物有机层中的染色物质，在溶液用脱色剂脱色后，加入350g乙醇对产物进行结晶,洗涤得到的固体物质并烘干得到高纯度的抗紫外线助剂；
步骤二：
（1）将聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氨酯溶解在溶剂中，配成重量百分比为０．5ｗｔ％的溶液，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，然后加入0.5wt%的步骤一制备的抗紫外线助剂，加入稳定剂，在转速80转/min下搅拌40分钟，形成预制溶液，所述稳定剂的量为所加入的抗紫外线助剂量的0.1wt%，即得到纺丝溶液；（２）制备抗紫外线纤维：将步骤（１）中配制的纺丝溶液转移到干冰装置中，使所配制的合成高分子溶液在干冰环境中急速降温，然后转移到低温干燥机中，在温度为－6０℃、真空度为4００Ｐａ的条件下，进行处理47ｈ，得到抗紫外线纤维。
步骤三：将获得的抗紫外线纤维通过机织的方式制成伞布
比较例1
步骤一：制备抗紫外线助剂的方法同实施例1
步骤二：（１）合成高分子溶液的配制：将合成高分子溶解在溶剂中，配成重量百分比为０．００１～０．１ｗｔ％的溶液，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，即得到合成高分子溶液，加入0.2wt%步骤一制备的抗紫外线助剂。所述的合成高分子为聚氨酯；（２）冻干法制备合成高分子纳米纤维：将步骤（１）中配制的合成高分子溶液转移到液氮冷冻装置中，开启冷冻装置，使所配制的合成高分子溶液在液氮环境中急速冻结，然后将冻结的合成高分子溶液转移到冷冻干燥机中，在温度为－１０～－８０℃、真空度为１～６００Ｐａ的条件下，进行冻干处理１２～４８ｈ，得到合成高分子纳米纤维。
步骤三：将获得的抗紫外线纤维通过机织的方式制成伞布。
比较例2
步骤一：抗紫外线助剂的制备
将173g 2-硝基-4-氯-2-羟基-3-叔丁基-5-甲基偶氮苯(77.4％)，46g氢氧化钠(50％)， 对苯二酚，207g作溶剂的邻二甲苯和104g水加入到一个1000ml的反应器中，控制温度在 70～96℃，缓慢的逐滴加入15.5g作为还原剂的水合肼(80％)，持续40分钟以上。
搅拌4小时后，反应完成，然后用用HPLC进行分析。第一步还原反应的完成可以从用作 原材料的2-硝基-4-氯-2-羟基-3-叔丁基-5-甲基偶氮苯已经消失，以及产生2-(2-羟基-3-叔丁 基-5-甲基苯基)-5-氯-2氢-苯并三唑-N-氧化物得到证实。使用硫酸中和反应产物后，下部分 的水层经分离被移去，再将剩下部分用水洗涤。
随后，将207g水和34g锌粉(96％)加入到产物溶液中，然后控制温度为60-80℃，逐滴加入63g硫酸(95％)持续40分钟以上，进行第二步还原反应。搅拌反应1小时后反应 完成，过滤除去未反应的锌粉，通过分离除去下半部分的水层。通过使用硫酸萃取除去产品有机层中的染色物质，在溶液用脱色剂脱色后，加入400g甲醇对产物进行结晶处理。
洗涤得到的固体物质，烘干后制得86.6g高纯度的2-(2-羟基-3-叔丁基-5-苯甲基)-5-氯-2 氢-苯并三唑(理论产率为87％)，另外的3.4g(理论产率为3％)产品得自硫酸萃取物和过滤液。
步骤二：同实施例2。
步骤三：将获得的抗紫外线纤维通过机织的方式制成伞布。
对于实施例和比较例制造的伞布进行抗紫外线性能测试。
紫外线防护系数UPF (Ultraviolet Protection Factor)，又称紫外线遮挡系数，是表示织物防护紫外线的能力。它是紫外线对未防护的皮肤的平均辐射量与要经测试的织物遮挡后紫外线辐射量的比值。
紫外线穿透率TAV：指有试样时透过的紫外线辐射强度与无试样时紫外线辐射强度之比的百分数。
表1
UPF 紫外线穿透率% 洗涤20次后UPF 洗涤20次后紫外线穿透率% 洗涤100次后UPF 洗涤100次后紫外线穿透率%
实施例1 51 1.5 50 2 48 3
实施例2 53 2 50 2.2 44 3.4
比较例1 45 3 40 4 30 6
比较例2 30 4 25 4.8 20 9

Claims (5)

1.一种防紫外线太阳伞，其特征在于：使用抗紫外线纤维制成伞布。
2.如权利要求1所述的防紫外线太阳伞，其特征在于：所述纤维含有抗紫外线效果优异的抗紫外线剂。
3.如权利要求1所述的防紫外线太阳伞，其特征在于：纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氨酯纤维。
4.如权利要求1所述的防紫外线太阳伞，其特征在于：抗紫外线纤维是纳米纤维。
5.如权利要求1所述的防紫外线太阳伞，其特征在于：所述抗紫外线纤维的制造方法为：（1）将聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氨酯溶解在溶剂中，配成重量百分比为０．０2～０．5ｗｔ％的溶液，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，然后加入0.01~0.5wt%的步骤一制备的抗紫外线助剂，加入稳定剂，在转速50~80转/min下搅拌30~40分钟，形成预制溶液，所述稳定剂的量为所加入的抗紫外线助剂量的0.02~0.1wt%；即得到合成高分子溶液；（２）制备抗紫外线纤维：将步骤（1）中配制的合成高分子溶液转移到干冰装置中，使所配制的合成高分子溶液在干冰环境中急速降温，然后将转移到低温干燥机中，在温度为－3０～－6０℃、真空度为20～4００Ｐａ的条件下，进行处理36～47ｈ，得到抗紫外线纤维。
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