[发明专利]防紫外辐射的木质素基氧化锌复合颗粒及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，特别涉及一种用于织物防紫外辐射的木质素基氧化锌复合颗粒及其制备方法和在织物中的应用。

背景技术

随着现代工业的发展，氟利昂等碳氟系制冷剂的大量使用，大气层中的臭氧层遭到严重破坏，甚至出现局部的“空洞”(如南极和青藏高原)，致使太阳光中有害的中波紫外线(UVB)和长波紫外线(UVA)大量到达地面，严重影响人体健康。专家指出，长时间暴露在大量紫外辐射的环境下，不仅诱发免疫细胞变异，引起皮肤病变甚至皮肤癌，还增加白内障的发病率。因此，为了保护人体避免接触过量紫外线辐射，防紫外线织物的研究开发已刻不容缓。

穿着合适的服装是人们减少紫外线辐射的手段，但是普通纺织品的紫外辐射屏蔽率一般较低，所以为了显著提高织物的紫外线防护能力，通常在纤维、纱线或者织物中添加一定量的紫外屏蔽剂。具有紫外线吸收反射功能的物质目前市场上主要有两类：一类是无机物质，如氧化物等无机粒子，当无机粒子达到纳米尺寸后具有紫外线反射或散射效果；另一类是有机物质如苯并三唑，苯酮等芳香族物质，具有优良的紫外线吸收能力，但是价格较为昂贵，属于小分子化合物，易光解，持久性较差，同时对人体有一定毒性。

在无机粒子中，纳米氧化锌的抗紫外辐射能力最好，常用作紫外屏蔽剂来制备防紫外线纺织品。但是，在织物防紫外线辐射整理过程中，由于纳米氧化锌颗粒比表面积大，表面能高，常常处于热力学非稳定状态，很容易团聚，颗粒表面亲水疏油，呈强极性，在粘接剂中难于均匀分散，与纤维之间结合能力弱，导致其优异的防紫外线性能得不到充分的体现。同时，氧化锌仅能反射波长为300～380nm的紫外线，对于长波紫外线的防护能力有限。因此，应用过程中出现的团聚、结合力弱和防紫外辐射能力有限等问题对纳米氧化锌颗粒提出较高的要求。

为了解决纳米氧化锌颗粒在织物整理过程中出现的分散性差，易团聚，与纤维的结合力弱的问题，文献(李群,陈水林,李艳春,等.纳米氧化锌整理剂的研制[J].印染,2003,29(8):1-4.)报道了以聚丙烯酸盐为表面改性剂，克服了氧化锌整理过程中团聚问题，同时用氨基改性有机硅烷为粘接剂和柔软剂，解决其与纤维结合力弱的问题，经过浸、轧、烘整理工艺制备具有抗菌抗功能的棉织物，然而有机硅作为纳米氧化锌的粘接剂耐久性较差，因此棉织物的耐皂洗程度评价较低。再者，文献(张瑞萍,杨静新,尤克非.纳米氧化锌在棉织物功能整理中的应用[J].上海纺织科技,2005,33(12):14-16.)将一定量的纳米氧化锌通过超声分散在水性聚氨酯涂层剂中，然后用涂布器在织物表面进行精细涂布，接着经过烘干以及必要得而热处理，在织物形成一层功能化薄层，获得具有一定抗紫外和抗菌性的棉织物。虽然方法简单，效果也很好，但是耐洗牢度较差以及手感较硬，服用体验大打折扣。可见上述常见的处理方式都存在耐洗度差的问题，溶胶凝胶法(张晓莉,罗敏,陈水林,等.溶胶-凝胶法在织物功能整理中的应用[J].印染助剂,2004,21(2):51-53.)作为一种新工具，可在织物表面涂覆一层透明的TiO₂金属氧化物薄膜，极大地改善了耐洗度，同时抗紫外线与固色性能相当优秀。但是合成过程中使用到大量的有机试剂，环境污染较为严重，使其不能较大范围的普及。

木质素资源是自然界中含量第二大的可再生资源，是植物通过光合作用、芳环化和自由基聚合等过程产生的。在制浆造纸工业，每年生产超过5000万吨的副产品工业木质素，其中包括木质素磺酸盐和碱木质素。其中，碱木质素数量更多，占工业木质素的90％以上，其水溶性较差，但分子中存在着羟基、羰基、甲氧基、羧基、共轭双键等活性基团，因而可通过化学改性而赋予木质素优良的表面物化性能，作为表面改性剂和分散剂等可应用于多个领域，如水泥减水剂、染料分散剂、水煤浆分散剂和农药包埋剂。