CN111280133B - 添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，包括以下步骤：将有机紫外线吸收剂加入至水中，均匀混合，得紫外线吸收剂溶液；将紫外线吸收剂溶液均匀地喷洒在蚕食物上，得含紫外线吸收剂的蚕食物；于蚕的五龄期开始，用含紫外线吸收剂的蚕食物喂蚕直至蚕停止进食；蚕吐丝营茧，得到抗紫外线功能蚕丝。采用本发明方法得到的蚕丝产品抗紫外线性能优异，效果持久，耐水洗。
Description
技术领域
本发明属于蚕丝加工及其产品开发领域，具体涉及一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法。
背景技术
蚕丝是纺织纤维中的高端品质，其制品吸湿透气、雍容华贵，从古至今深受人们喜爱。但是，蚕丝不耐光。长时间曝露在日光下，蚕丝吸收日光中的紫外线，导致蚕丝蛋白质分子光氧化、光降解，造成纤维力学性能下降，织物光泽感变差，织物泛黄，严重影响蚕丝织物的外观和耐久性。对丝绸进行后整理加工以获得抗紫外线功能性的丝绸产品一直是研究开发的重点方向，对丝绸品质和产品附加值的提高性能意义重大。
目前对丝绸抗紫外线加工采用的方法一般是接枝、浸-轧-烘等方法，存在诸多问题，如影响织物颜色、手感或者牢度欠佳。近年来，用添食育蚕法改性蚕丝结构和性能逐渐引起各领域的兴趣，也取得了不错的成果。比如给蚕添食各种纳米粒子，如石墨烯、碳纳米管、纳米TiO2、纳米Ag等，均获得了相关性能改善的蚕丝纤维。
添加纳米ZnO(专利201510214727.4)更是在一定程度上改善了蚕丝的耐光性。其方案为：配制浓度质量百分数为0.5～2％纳米ZnO的复合饲料，对发育到五龄第3天的家蚕连续添食至上蔟，获得了抗紫外线性能良好的蚕丝产品(紫外线照射3h，强度几乎无损失)。采用添食纳米粒子以获得抗紫外线功能产品，受纳米粒子的种类和粒径大小，纳米粒子直径过大会影响其向蚕丝纤维中转移。大量的文献表明，绝大部分的纳米粒子被排除蚕体外，还有相当部分聚集在丝胶层中，只有极少部分进入了丝素层中而起到作用。另外，纳米粒子在水体中易团聚，需要特殊设备进行前处理(如专利201510214727.4使用超声波前处理)，这些都增加了生产成本。且有些纳米粒子(如纳米ZnO)对蚕的健康危害大，影响茧丝产量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，采用本发明提供的加工方法，经济环保，不影响茧丝绸品质，效果好。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，包括以下步骤：
1)、有机紫外线吸收剂溶液的配制：
将有机紫外线吸收剂加入至水中，均匀混合(超声或者搅拌)，得紫外线吸收剂溶液；
所述紫外线吸收剂溶液中，有机紫外线吸收剂的浓度为0.01～50g/L；
2)、含紫外线吸收剂蚕食物的制备
按照有机紫外线吸收剂：蚕食物＝0.001％～5.5％的质量比，将步骤1)所得的紫外线吸收剂溶液均匀地喷洒在蚕食物上，得含紫外线吸收剂的蚕食物；
3)、喂蚕与营茧
于蚕的五龄期开始，用含紫外线吸收剂的蚕食物喂蚕直至蚕停止进食；
蚕吐丝营茧，得到抗紫外线功能蚕丝(含有机紫外线吸收剂的抗紫外线蚕丝纤维)。
作为本发明的添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法的改进，有机紫外线吸收剂为以下任一：苯并三唑类紫外线吸收剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂、三嗪类紫外线吸收剂Cyasorb UV 1164、Cibafast P、Tinuvin 400、水杨酸苯酯类紫外线吸收剂；
所述苯并三唑类紫外线吸收剂为UV-327、UV-326、UV-P；
所述二苯甲酮类紫外线吸收剂为Uvinul M-40、UV-9、UV-531；
所述三嗪类紫外线吸收剂为Cyasorb UV 1164、Cibafast P、Tinuvin 400；
所述水杨酸苯酯类紫外线吸收剂为TBS、OPS、BAD。
作为本发明的添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法的进一步改进：所述蚕食物为桑叶或人工蚕饲料(可通过市购方式获得)。
作为本发明的添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法的进一步改进：最终所得的抗紫外线蚕丝纤维中，有机紫外线吸收剂的质量浓度为0.001％～2.0％。
本发明的原理在于：以有机紫外线吸收剂为蚕丝抗紫外线功能性改性剂，通过选择合适的紫外线吸收剂、适当的添加量，将其添加到蚕的食物中，使蚕将这些紫外线吸收剂转移到蚕丝纤维中，获得抗紫外线性能优异的蚕丝纤维及其相关产品。
本发明的益处是：对有机紫外线吸收剂没有粒径的要求；紫外线吸收剂选择余地大，容易均匀分散，易转移到蚕丝腺中。且该方法不会产生环境污染，不会明显影响蚕的健康和茧丝的品质和产量。所得纤维无异味、无毒无害，也不会影响蚕丝产品的相关性能。得到的蚕丝产品抗紫外线性能优异，效果持久，耐水洗。
本发明所采用的有机紫外线吸收剂易溶于水，因此本方法加工方法简单，时间成本和经济成本低，获得的抗紫外线茧丝绸产品市场前景广阔；适合规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，依次进行以下步骤：
1)、紫外线吸收剂溶液的配制
将苯并三唑类紫外线吸收剂UV-327加入到水中，搅拌均匀，配成含质量浓度为10.0g/L的紫外线吸收剂溶液(苯并三唑类紫外线吸收剂UV-327溶液)。
2)、含紫外线吸收剂蚕食物的制备
将紫外线吸收剂溶液均匀地喷洒在桑叶上，使苯并三唑类紫外线吸收剂UV-327占桑叶湿重的质量百分比为0.5％。
3)、喂蚕与营茧
于蚕的五龄期，使用含紫外线吸收剂的桑叶开始喂蚕直至蚕停止进食；蚕吐丝营茧，得到含有紫外线吸收剂UV-327的质量分数为0.4％的抗紫外线蚕丝纤维。
说明：
蚕在五龄期之前喂的是常规桑叶(即，未经紫外线吸收剂溶液喷洒的桑叶)；以下实施例均是同此要求。
抗紫外线蚕丝纤维中的紫外线吸收剂含量的检测，可依据常规的高效液相色谱法法进行检测。
以实施例1为实验组，设置自始至终喂食常规桑叶的相同品质的蚕作为对照组(未添加紫外线吸收剂组)。
结果分析：与空白对照组对比，实验组蚕的死亡率无明显差异。且实验组的产丝量与空白对照组也无明显差异。根据国家标准GB/T 31899-2015《纺织品耐候性试验紫外光曝晒》，在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，未改性的蚕丝(对照组)的强度为1.5±0.3cN/dTex，白度指数为42，UPF为9；而改性蚕丝(实验组)的强度为2.7±0.4cN/dTex，白度指数为53，UPF为35。经家用水洗15次后，改性蚕丝的强度依然比未改性的蚕丝高24％，白度指数高23％，UPF高255％。
经过本方法得到的蚕丝抗紫外线效果得到显著提升，且持久性好，同时还具备了可观的紫外线防护效果。
实施例2、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，依次进行以下步骤：
1)、紫外线吸收剂溶液的配制
将苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P加入到水中，搅拌均匀，配成含质量浓度为0.03g/L的紫外线吸收剂溶液(苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P溶液)。
2)、含紫外线吸收剂蚕食物的制备
将紫外线吸收剂溶液均匀地加到人工蚕饲料(市购获得)中，使苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P占人工饲料湿重的质量百分比为0.005％。
3)、喂蚕与营茧
于蚕的五龄期，使用含紫外线吸收剂的桑叶开始喂蚕直至蚕停止进食；蚕开始吐丝营茧，得到含有紫外线吸收剂UV-P的质量分数为0.01％的抗紫外线蚕丝纤维。
检测方式参照实施例1。
结果分析：与空白对照组对比，实验组蚕的死亡率无明显差异。且实验组的产丝量与空白对照组也无明显差异。在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，未改性的蚕丝(对照组)的强度为1.3±0.4cN/dTex，白度指数为41，UPF为8；而改性蚕丝(实验组)的强度为2.1±0.3cN/dTex，白度指数为50，UPF为27。经家用水洗15次后，改性蚕丝的强度依然比未改性的蚕丝高28％，白度指数高21％，UPF高245％。经过本方法得到的蚕丝抗紫外线效果得到明显提升，同时还具备了一定的紫外线防护效果。
实施例3、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，依次进行以下步骤：
1)、紫外线吸收剂溶液的配制
将二苯甲酮类紫外线吸收剂Uvinul M-40加入到水中，搅拌均匀，配成含质量浓度为45.0g/L的紫外线吸收剂溶液(二苯甲酮类紫外线吸收剂Uvinul M-40溶液)。
2)、含紫外线吸收剂蚕食物的制备
将紫外线吸收剂溶液均匀地喷洒在桑叶上，使二苯甲酮类紫外线吸收剂UvinulM-40占桑叶湿重的质量百分比为5.2％。
3)、喂蚕与营茧
于蚕的五龄期，使用含紫外线吸收剂的桑叶开始喂蚕直至蚕停止进食；蚕开始吐丝营茧，得到含有紫外线吸收剂Uvinul M-40的质量分数为1.7％的抗紫外线蚕丝纤维。
结果分析：与空白对照组对比，实验组蚕的死亡率无明显差异。且实验组的产丝量与空白对照组也无明显差异。在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，未改性的蚕丝(对照组)的强度为1.5±0.3cN/dTex，白度指数为42，UPF为9；而改性蚕丝(实验组)的强度为2.8±0.5cN/dTex，白度指数为57，UPF为40。经家用水洗15次后，改性蚕丝的强度依然比未改性的蚕丝高37％，白度指数高25％，UPF高272％。经过本方法得到的蚕丝抗紫外线效果得到显著提升，同时还具备了较好的紫外线防护效果。
实施例4、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，依次进行以下步骤：
1)、紫外线吸收剂溶液的配制
将二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-9加入到水中，搅拌均匀，配成含质量浓度为1.75g/L的紫外线吸收剂溶液(二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-9溶液)。
2)、含紫外线吸收剂蚕食物的制备
将紫外线吸收剂溶液均匀地加到人工蚕饲料中，使二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-9占人工饲料湿重的质量百分比为1.37％。
3)、喂蚕与营茧
于蚕的五龄期，使用含紫外线吸收剂的桑叶开始喂蚕直至蚕停止进食；蚕开始吐丝营茧，得到含有紫外线吸收剂UV-9的质量分数为1.2％的抗紫外线蚕丝纤维。
结果分析：与空白对照组对比，实验组蚕的死亡率无明显差异。且实验组的产丝量与空白对照组也无明显差异。在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，未改性的蚕丝(对照组)的强度为1.3±0.4cN/dTex，白度指数为41，UPF为8；而改性蚕丝(实验组)的强度为2.3±0.4cN/dTex，白度指数为51，UPF为29。经家用水洗15次后，改性蚕丝的强度依然比未改性的蚕丝高25％，白度指数高24％，UPF高259％。经过本方法得到的蚕丝抗紫外线效果得到明显提升，同时还具备了一定的紫外线防护效果。
实施例5、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，将实施例1中的苯并三唑类紫外线吸收剂UV-327变更为三嗪类紫外线吸收剂Cyasorb UV 1164，其余等同于实施例1。
结果分析：与空白对照组对比，实验组蚕的死亡率无明显差异。且实验组的产丝量与空白对照组也无明显差异。在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，未改性的蚕丝(对照组)的强度为1.5±0.3cN/dTex，白度指数为42，UPF为9；而改性蚕丝(实验组)的强度为2.8±0.5cN/dTex，白度指数为56，UPF为37。经家用水洗15次后，改性蚕丝的强度依然比未改性的蚕丝高26％，白度指数高24％，UPF高248％。经过本方法得到的蚕丝抗紫外线效果得到显著提升，同时还具备了较好的紫外线防护效果。
实施例6、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，将实施例2中的苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P改为三嗪类紫外线吸收剂Tinuvin 400，其余等同于实施例2。
结果分析：与空白对照组对比，实验组蚕的死亡率无明显差异。且实验组的产丝量与空白对照组也无明显差异。在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，未改性的蚕丝(对照组)的强度为1.3±0.4cN/dTex，白度指数为41，UPF为8；而改性蚕丝(实验组)的强度为2.6±0.4cN/dTex，白度指数为53，UPF为32。经家用水洗15次后，改性蚕丝的强度依然比未改性的蚕丝高23％，白度指数高24％，UPF高245％。经过本方法得到的蚕丝抗紫外线效果同样得到了显著提升，同时还具备了较好的紫外线防护效果。
实施例7、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，将实施例3中的二苯甲酮类紫外线吸收剂Uvinul M-40改为水杨酸苯酯类紫外线吸收剂TBS，其余等同于实施例3。
结果分析：与空白对照组对比，实验组蚕的死亡率无明显差异。且实验组的产丝量与空白对照组也无明显差异。在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，未改性的蚕丝(对照组)的强度为1.5±0.3cN/dTex，白度指数为42，UPF为9；而改性蚕丝(实验组)的强度为2.7±0.3cN/dTex，白度指数为55，UPF为34。经家用水洗15次后，改性蚕丝的强度依然比未改性的蚕丝高32％，白度指数高25％，UPF高277％。经过本方法得到的蚕丝抗紫外线效果同样得到了显著提升，同时还具备了较好的紫外线防护效果。
实施例8、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，将实施例4中的二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-9改为水杨酸苯酯类紫外线吸收剂OPS，其余等同于实施例4。
结果分析：与空白对照组对比，实验组蚕的死亡率无明显差异。且实验组的产丝量与空白对照组也无明显差异。在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，未改性的蚕丝(对照组)的强度为1.3±0.4cN/dTex，白度指数为41，UPF为8；而改性蚕丝(实验组)的强度为2.9±0.4cN/dTex，白度指数为57，UPF为38。经家用水洗15次后，改性蚕丝的强度依然比未改性的蚕丝高26％，白度指数高25％，UPF高262％。经过本方法得到的蚕丝抗紫外线效果同样得到了显著提升，同时还具备了良好的紫外线防护效果。
实施例9、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，将实施例1中的苯并三唑类紫外线吸收剂UV-327改为质量浓度分别为5.0g/L的UV-327和4.0g/L的Cyasorb UV 1164的紫外线吸收剂溶液，其余等同于实施例1。
结果分析：与空白对照组对比，实验组蚕的死亡率无明显差异。且实验组的产丝量与空白对照组也无明显差异。在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，未改性的蚕丝(对照组)的强度为1.5±0.3cN/dTex，白度指数为42，UPF为9；而改性蚕丝(实验组)的强度为2.8±0.3cN/dTex，白度指数为54，UPF为40。经家用水洗15次后，改性蚕丝的强度依然比未改性的蚕丝高38％，白度指数高25％，UPF高263％。经过本方法得到的复配紫外线吸收剂还会获得效果更为优异的抗紫外线功能蚕丝。
对比例1、一种添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，将苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P溶液的浓度由0.03g/L改成0.005g/L，并将苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P占人工饲料湿重的质量百分比由0.005％改成0.001％。其余等同于实施例2。
结果分析：在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，对比例的蚕丝的强度为1.9±0.2cN/dTex，白度指数为44，UPF为11；略微好于对照组(未添加紫外吸收剂组)，但是远低于实施例2组，说明紫外吸收剂的添加量太低，效果有限。
对比例2、将实施例2中的紫外线吸收剂改成纳米颗粒紫外反射剂TiO2(颗粒直径50nm)；其余等同于实施例2；所得结果如下：
对比例2与实施例2在蚕的死亡率、产丝量方面无明显差异。但是，在紫外光加速老化试验机中照射18小时后测试纤维的强度，对比例2蚕丝的强度比实施例2要低41％，白度指数低35％，UPF为低3.3倍。因此，经过本方法(添加有机紫外线吸收剂)得到的蚕丝抗紫外线效果要比添加无机纳米反射剂的效果好得多。
对比例3、将实施例3中的二苯甲酮类紫外线吸收剂Uvinul M-40改成纳米颗粒紫外反射剂ZnO(颗粒直径35nm)；其余等同于实施例3；所得结果如下：对比例3中蚕在五龄期的死亡率达43％，茧层率仅为14％，而本发明的实施例3中蚕的死亡率仅1％，茧层率高达为28％，说明本方法的对蚕的健康和蚕丝产量具有显著优势。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (3)
1.添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，其特征是包括以下步骤：
1)、有机紫外线吸收剂溶液的配制：
将有机紫外线吸收剂加入至水中，均匀混合，得紫外线吸收剂溶液；
所述紫外线吸收剂溶液中，有机紫外线吸收剂的浓度为0.01～50g/L；
有机紫外线吸收剂为以下任一：苯并三唑类紫外线吸收剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂、三嗪类紫外线吸收剂、水杨酸苯酯类紫外线吸收剂；
所述苯并三唑类紫外线吸收剂为UV-327、UV-326、UV-P；
所述二苯甲酮类紫外线吸收剂为Uvinul M-40、UV-9、UV-531；
所述三嗪类紫外线吸收剂为Cyasorb UV 1164、Cibafast P、Tinuvin 400；
所述水杨酸苯酯类紫外线吸收剂为TBS、OPS、BAD；
2)、含紫外线吸收剂蚕食物的制备
按照有机紫外线吸收剂：蚕食物＝0.005％～5.5％的质量比，将步骤1)所得的紫外线吸收剂溶液均匀地喷洒在蚕食物上，得含紫外线吸收剂的蚕食物；
3)、喂蚕与营茧
于蚕的五龄期开始，用含紫外线吸收剂的蚕食物喂蚕直至蚕停止进食；
蚕吐丝营茧，得到抗紫外线功能蚕丝。
2.根据权利要求1所述的添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，其特征是：
所述蚕食物为桑叶或人工蚕饲料。
3.根据权利要求1所述的添食有机紫外线吸收剂生产抗紫外线功能蚕丝的方法，其特征是：最终所得的抗紫外线蚕丝纤维中，有机紫外线吸收剂的质量浓度为0.001％～2.0％。
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