[发明专利]适用于蛋白质纤维的可反应光稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于蛋白质纤维的可反应光稳定剂及其制备方法。

背景技术

蛋白质纤维主要包括天然和再生纤维两大类。天然蛋白纤维主要来源于动物毛和蚕丝，其中动物毛中用量最大当属羊毛。羊毛纤维柔软而富有弹性，是人类在纺织上被最早使用的天然纤维之一，其制品手感丰满、保暖性好、穿着舒服，优异的服装性能使得羊毛成为高中档纺织面料的主要原料。被称为“天然丝”的蚕丝，是由熟蚕结茧时分泌丝液凝固而成的连续长纤维，蚕丝外观美丽轻盈，质地柔软平滑，具有良好的吸湿、透气性能。羊毛和蚕丝在高档纺织品面料中占有重要地位。然而，蛋白质纤维制品在日光照射下易黄变脆损，严重影响着性能与品质，制约了该产业的发展。

日光中的紫外线是蛋白质纤维光化学反应的诱因，而蛋白质中的活泼氨基酸残基与单线态氧、自由基发生氧化、自由基反应则是其光化学反应的主要途径。其中，含量较高、易于发生光氧化反应的酪氨酸残基是蛋白质纤维易于黄变、脆损的主要因素。大量研究表明，光致黄变、脆损是蚕丝中多种活泼氨基酸残基和肽链发生光化学反应的综合效应，其中酪氨酸残基是重要的参与者。

采用光稳定剂(包括紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂等)处理蛋白质纤维能够有效抑制光化学反应。其中，紫外线吸收剂(UVA)能够通过高效吸收紫外线的方式阻断紫外线对蛋白质纤维的破坏，而受阻胺光稳定剂则通过捕获自由基、猝灭单线态氧等方式干扰光化学反应过程以保护纤维。UvinulMS40和UV-FASTW是两种适用于蛋白质纤维整理的商品紫外线吸收剂(见式1)，其结构中含有磺酸基，能够在酸性浴中与蛋白质大分子上的铵根离子形成离子键结合上染纤维，通过吸收高能紫外线的方式改善蛋白质纤维的耐光稳定性。但由于形成的离子键容易受到水的溶剂化作用影响，这两种非反应性紫外线吸收剂对蛋白质纤维的湿态耐久性欠佳。受阻胺光稳定剂(HALS)是另一类效果突出的光稳定剂，通常作为助剂添加在材料中，易于迁移与抽提，与材料存在相容性问题，因而在纺织品领域应用有限。

式1非反应水溶性商品紫外线吸收剂UvinulMS40和UV-FASTW的分子结构

蛋白质侧基的化学修饰是改善蛋白质化学性质的一种重要方法。蛋白质或多肽中的酪氨酸残基可以与醛类物质、芳伯胺及其衍生物可以在温和的条件下发生三组份反应，使三种物质通过共价键牢固结合，这类反应称为Mannich反应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能与蛋白质纤维形成牢固共价键结合的反应性光稳定剂。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能与蛋白质纤维形成牢固共价键结合的反应性光稳定剂(即，含芳伯胺基团的光稳定剂)，该可反应光稳定剂(即，含芳伯胺基团的光稳定剂)的结构式为以下任意一种：

本发明还同时提供了上述适用于蛋白质纤维的可反应光稳定剂(含芳伯胺基团的光稳定剂)的制备方法，包括如下步骤：

通过化学反应在光稳定剂的光稳定片段中引入卤素，并将所得的化合物分别与对硝基苯酚在等当量的碱液中发生取代反应，从而生成含有硝基的醚类化合物；再将所述含有硝基的醚类化合物采用二氧化硫脲还原的方法生成以醚键作为桥基与光稳定片段相连的芳伯胺化合物，该类芳伯胺化合物的氨基位于醚基的对位；该类芳伯胺化合物为适用于蛋白质纤维的可反应光稳定剂，可借助醛类物质实现Mannich反应。

本发明的含芳伯胺基团的光稳定剂的具体使用方法，即，适用于蛋白质纤维的反应型后整理方法：含芳伯胺基团的光稳定剂在醛类物质的作用下与蛋白质纤维中的酪氨酸残基发生Mannich反应，从而将光稳定剂分子牢固连接在蛋白质大分子中；

所述含芳伯胺基团的光稳定剂与蛋白质纤维的质量比为0.01～0.05：1，含芳伯胺基团的光稳定剂与醛类物质的摩尔比为1：1～2；浴比为1：30～100；后整理液pH值保持在4.0～6.5范围内，温度为20～50℃，保温时间0.5～24小时，后整理结束后，然后经过热水和冷水洗涤(例如为经过60℃和15℃的去离子水洗涤)，从而除去吸附在蛋白质纤维上的杂质(将未反应光稳定剂和醛类物质从蛋白质纤维上洗涤干净即可)，晾干(10～25℃的室温下晾至恒重)。

备注说明：

用醋酸-醋酸钠的缓冲溶液来调节上述pH值，此为常规技术。

上述含芳伯胺基团的光稳定剂，即所述的光稳定剂结构中至少需要存在一个芳伯胺。

作为本发明的适用于蛋白质纤维的反应性后整理方法的改进：醛类物质为甲醛、乙醛、丙醛、丁醛或苯甲醛。