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基于Mannich反应的蚕丝蛋白功能化修饰剂的合成及应用性能研究认领

被引量： 2

作者：

夏刚

学位授予单位：

浙江理工大学

摘要：

蚕丝具有外观华丽、光泽优雅、手感柔顺及卫生保健等特点,自古以来被广泛应用于纺织材料中。近年来,因其良好的生物相容性和可降解性又被应用于生物材料基料研究中。但是,作为一种蛋白质材料,蚕丝存在易黄变、脆损、折皱等储存稳定性问题,通常需要采用一些功能化修饰方法改善其性能。本文借鉴Mannich反应修饰原理,制备6只含有伯胺结构的染料型修饰剂,利用染料具有颜色、易于定量分析的特性,考察了氨基类型、位置以及水溶性对Mannich反应修饰效率的影响。结合相对固色率和密度泛函数理论(DFT)分析结果,获得如下结论:当修饰剂具备芳伯胺结构、良好的水溶性并且氨基空间位阻较小时,修饰剂对蚕丝的Mannich反应修饰效率较高。该研究结果为设计合成其它蚕丝蛋白用功能化修饰剂奠定了理论基础。根据上述研究结果,设计合成了具有水溶性的芳伯胺型紫外线吸收剂(S-H-1)和受阻胺光稳定剂(S-H-2),采用红外光谱、质谱和核磁氢谱表征其分子结构。紫外-可见吸收光谱表明,两种光稳定剂均具有紫外吸收性能,并且在可见光区无吸收,不会引起应用材料着色问题。利用Mannich反应修饰原理,S-H-1和S-H-2修饰后的蚕丝织物表现出优异的耐湿处理牢度;并且在相同用量下,S-H-1修饰的蚕丝比商品化紫外线吸收剂UV-FAST-W整理后的蚕丝具有更高的UPF值和耐久性;S-H-1和S-H-2修饰蚕丝后,对蚕丝白度无影响;采用2%owf的S-H-1和S-H-2修饰蚕丝,经10 h紫外辐射,S-H-1与S-H-2修饰蚕丝的断裂强力比原蚕丝分别提升8.2%和8.5%;并且,S-H-1修饰蚕丝的平均黄变速率是原蚕丝的28.13%,S-H-2修饰蚕丝的平均黄变速率是原蚕丝的47.09%,因此,S-H-1和S-H-2修饰均可提高蚕丝织物的耐光稳定性。设计合成2只芳伯胺型荧光增白剂P-1和P-2,通过红外光谱、质谱和核磁氢谱对其进行分子结构表征。通过紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究发现,两只荧光增白剂具有吸收紫外线并且发射蓝色荧光的性能。用荧光增白剂P-1和P-2对蚕丝进行Mannich反应修饰,探究荧光增白剂用量对蚕丝白度的影响,并对比修饰前后蚕丝的反射率,结果表明:P-1和P-2修饰使蚕丝白度由66.42分别提高到71.61和73.70,白度提升明显,并且具有优异的耐湿处理牢度。本论文研究发现,具有芳伯胺、水溶性和对位氨基的结构更有利于Mannich反应修饰蚕丝;设计合成的光稳定剂和荧光增白剂通过Mannich反应修饰蚕丝,获得良好的修饰效果。这为今后进一步设计开发基于Mannich反应的蚕丝蛋白功能化修饰剂提供有益参考。

摘要译文

关键词：

蚕丝; 构效关系; Mannich反应; 光稳定剂; 荧光增白剂; 化学修饰

学位年度：

2019

学位类型：

硕士

学科专业：

纺织化学与染整工程（专业学位）

导师：

崔志华

中图分类号：

TS195.6[各种纤维及其制品的整理]

学科分类号：

082104[纺织化学与染整工程];0822[轻工技术与工程]