植物源萘醌衍生物对毛织物防蛀与染色性能增效的结构修饰研究

This project is divided into three parts, namely, based on the mothproofing and dyeing properties of selected botanical naphthoquinone and its derivatives, the relationship between structure of naphthoquinone derivatives and mothproof properties of wool fabric will be explored by MLR and RBFNN model. The effects of type, number and position of substituent group on mothproof properties, such as moth death rate, weightless protection rate, the lowest effective concentration, decayed hole number, fabric superficial damage and fabric mothproof strength, will be grasped. In order to synthesize novel non-azo naphthoquinone pigments or dyes with low toxicity and excellent mothproofing performance, the structure modification to introduce specific group, graft active component or conjugated chain for target naphthoquinone derivatives will be applied. This project has innovation in the synthetic methods and technology application, which aims to develop a new method of mothproofing and dyeing properties with economy, friendly-environment and high efficiency.

本项目分三个部分进行研究，即在初步研究选定的植物源萘醌及其衍生物防蛀与染色性能的基础上, 通过MLR与RBFNN建立萘醌结构与防蛀性能的关系模型, 掌握萘醌衍生物取代基的类型、数量及位置对黑皮蠹死亡率及蜕皮率、防蛀最低有效含量、织物蚀蛀失重保护率、织物被蚀蛀破洞、织物表面损害、织物防蛀强度等的影响规律。针对模型预测与分子设计的新结构萘醌衍生物，通过引入特定基团、嫁接活性组分或共轭增链等结构修饰方法，增效萘醌衍生物对毛织物的防蛀性能与染色性能，合成出毒副作用低、防蛀性能优良、非偶氮萘醌结构的毛用色素（染料）。本项目结合学科研究前沿和热点，切入植物源萘醌与合成萘醌色素（染料）的结合点—植物源萘醌衍生物，获得通过结构修饰增效萘醌色素（染料）防蛀性能的新方法，旨在开发经济、环保、高效的毛织物染色与防蛀结合新技术，在合成方法及应用技术方面有创新。

项目共设计合成了6类羟基-1,4-萘醌（NQ），重点研究了-OH、-COOH、-SO3H、-CHO、-Cl、-F等取代基的数量或位置对萘醌防蛀性能的影响。建立了含吡唑啉酮的萘醌并噻唑、嘧啶二酮杂环羟基萘醌、水溶性吡唑并喹啉的含氯萘醌、含羧基的吡唑啉酮萘醌等4种杂环修饰萘醌的新方法，合成的4类萘醌衍生物结构未见文献报导。重点研究了水合肼法合成含氟酰腙与含氟吡唑啉酮、微波法合成硫与氮杂环、水相微波一锅法合成噻二唑杂环以及超声辐射法合成吡唑杂环对萘醌进行染色与防蛀修饰增效的方法，合成组合方法以及对应的萘醌衍生物结构未见文献报导。在预测吡唑杂环萘醌防蛀机理的基础上，为了使研究的防蛀染料与其他整理方法结合应用，进行拟改善染色防蛀羊毛织物阻燃性能与毡缩性能的先期开发。.经权威检测机构的检测表明，与未处理羊毛织物相比，NQ-FH与NQ-FP处理羊毛织物，可使黑皮蠹虫对羊毛织物的蛀蚀破洞等级与可见表面损害等级下降1级，织物失重率下降超过70%，表面可见损害达到中等程度3级，蛀蚀破洞程度提高至C级；MNTTD与NQ-BZ1染色织物对大肠杆菌的洗前抑菌率分别达到88%与80%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99%与99%，均大于标准要求70%，MNTTD与NQ-BZ1的目测防蛀效果达到1A级别，可以认为MNTTDNQ-BZ1具有较好的抗菌性能与防蛀性能。研究结果表明，团队的这种新型毛用防蛀染料的研发思路是正确的，通过结构修饰进一步提高染色性能与防蛀活性的方法是可行的。项目较好地完成了“掌握植物源萘醌衍生物的结构对防蛀性能的作用规律，掌握增效萘醌防蛀与染色性能的结构修饰方法，掌握非偶氮萘醌结构防蛀毛用染料的合成方法”的预期目标。