抗紫外整理

《浅谈抗紫外线纺织品》浅谈抗紫外线纺织品摘要：本文通过紫外线对人体的危害强调了开发抗紫外纺织品的重要性，进而介绍了影响纺织品抗紫外性能的因素，通过抗紫外的不同机理介绍了不同类型的抗紫外整理剂及抗紫外的加工方法，最后介绍了抗紫外性能的评价。关键词：透过率；机理；整理剂；评价一、概述紫外线简称UV，分为长波紫外线(UV-A，320-380nm)、中波紫外线(UV-B，280-320nm)和短波紫外线(UV-C，200-280nm)。UV-B的作用是UV-A的1000倍，夏季酶斑主要是由于UV-B的作用，皮下血管吸收UV-B后会引起扩张，使皮肤变红，生产红斑，严重时会发生炎症。它同样也可以影响到皮下弹性纤维，使皮肤失去弹性，形成粗糙的皱纹，UB-C作为一种更强的紫外线，有一定的杀菌作用，但也对人体有害。一般地讲，紫外线C不能到达地面，但近年来，由于氟利昂等含卤化合物大量排放，滞留在地球上空，被紫外线分解形成的活性氯与臭氧发生连锁化学反应，使空气中的臭氧层遭到破坏形成空洞，致使紫外线照射到地面上，紫外线会对人的皮肤造成伤害。据科学家预测到2050年大气平流层臭氧量将会减少约20％左右，到那时紫外线将会给人类健康带来更大的危害。因此，人们开发了具有防紫外线功能的纤维及其纺织品。从光学原理上讲，当光射到物体上，有一部分在表面上反射，一部分被物体吸收，其余的则透过物体，在一般情况下，透过率+反射率+吸收率=100%。因此，反射率和吸收率增大，透过率就减少，对紫外线的防护性就越好。二、影响纤维及纺织品紫外线透过率的因素1、纤维种类纤维种类不同，其紫外线透过率也不同。棉、真丝等天然纤维对紫外线的吸收能力低，因而防紫外线性能差，合成纤维对紫外线的吸收性能强于天然纤维，其中涤纶最强。2、织物结构织物厚度、紧密度和原纱结构因素，截面中纤维根数、捻度、毛羽等对纺织品的紫外线防护性能有影响。3、染料染料的种类、色泽及其用量对紫外线的透过率也有很大的影响。不同性质的染料其分子结构不同，对光谱的吸收也就不同，一般端部含水杨酸结构、三氰结构、磺酸基、氨基等对紫外线的吸收率较高。同一种性质的染料颜色越浓对紫外的吸收也越多，紫外线的透过率就越低。4、后整理经过特殊的非抗紫外整理的织物，其抗紫外线的性能也会附带增加，如涂层整理、拒水拒油整理等，一方面织物的厚度会增加，织物的孔隙率也会降低，另一方面，由于整理剂本身的缘故也可能增加屏蔽紫外线的作用。5、湿度织物的防紫外线能力随着其含湿率变化而变化，含湿率越高，防紫外线能力越低，这是因为当织物含水时其散射减少。三、抗紫外线机理利用紫外线整理剂对纤维或织物进行处理，当光辐射到织物上时，一小部分通过织物上的间隙透过织物，绝大部分则被紫外线整理剂反射或选择性吸收并将其能量转换成低能而释放，从而将紫外线遮断，因此纺织品对紫外线的防护机理分为反射和吸收两种。使用的抗紫外整理剂的种类不同，其作用机理也不同。无机抗紫外整理剂属于紫外线屏蔽剂，主要是利用某些无机物质对入射波长具有良好的折射、反射、散射性能来达到防护紫外线的目的，与有机抗紫外整理剂相比，整个过程无能量的转换发生。有机抗紫外整理剂属于紫外线吸收剂，结构上大多有连接有发色基团(如C=N，N=N，N=0，C=0等)和助色基团(如-NH2，-OH，-S03H，-C00H等)，它们能强烈地、选择性地吸收高能量的紫外线，发生光物理过程和(或)光化学反应，将紫外线能量转化为其他的能量形式而起到防紫外线的作用。四、抗紫外线整理剂1、无机类抗紫外线整理剂常用的无机类抗紫外大多是金属、金属氧化物及其盐类，具有无毒、无味、无刺激性、热稳定性好、不分解、不挥发、紫外线屏蔽性好等性能。典型的如Ti02、ZnO、Al203、高岭土、滑石粉、炭黑、氧化铁、氧化亚铅和CaCO3等。2、有机类抗紫外线整理剂有机类抗紫外线整理剂主要是一些可以吸收紫外线的物质，吸收紫外线能量后，能够将紫外线变成低能量的热能或波长较短的电磁波。现在常用的紫外线吸收剂大多数具有共轭结构和氢键，或是金属离子化合物，主要有苯酮类化合物、苯并三唑类、水杨酸脂类、有机镍聚合物、三嗪类。(1)苯酮类化合物可吸收280-400nm的紫外线(2)苯并三唑类可吸收波长为300-400nm的光(3)水杨酸脂类可大量吸收UV-B，仅吸收少量UV-A五、抗紫外线纺织品加工方法抗紫外线织物的制造方法，大致可分为以下两大类：一类是制作抗紫外线的纤维，另一类后整理法。1、抗紫外线纤维抗紫外线纤维的制作方法一般是通过共混和复合纺丝法，在合成纤维纺丝过程中掺入抗紫外整理剂，要求紫外线吸收剂或紫外线屏蔽剂与纤维的相容性要好。抗紫外纤维的抗紫外性能良好、持久，与普通制品一样耐洗、耐熨烫，并具有手感较柔软，安全性、光稳定性良好等2、后整理法后整理法是用紫外线整理剂通过涂层或浸渍的方法将抗紫外线的功能附加到纺织品上。(1)涂层法一般是在涂层剂中加入适量紫外线屏蔽剂。用涂布器在织物表面进行精密细涂层，然后经烘干及必要的热处理，在织物表面形成一层薄膜。涂层剂可用PA、PU、PVC等，这种工艺主要用于阳伞和厚衣料织物。这类方法虽使耐洗牢度及手感受到影响，但对纤维种类的适用性广，处理成本低，对应用的技术和设备要求并不高。涂层法适用的紫外线屏蔽剂，大多是些高折射的无机化合物，它们吸收紫外线效果与其颗粒大小有关。(2)浸渍法浸渍可以单独加工也可以直接在染色设备上实施，浸渍加工对产品的手感影响不大。夏季的服装面料以轻薄品种为主，用浸渍的方法加工较为合适；户外用品，包括运动服装、运动休闲装等，对手感有要求的，可以用浸渍的力法加工，较厚重的服装向料以及遮阳伞、帐篷等选择涂层的加工方法较为合适。六、抗紫外性能的评价1、紫外线透射比紫外线透射比是指有试样是的UV透射辐射通量与无试样时的UV透射辐射通量之比。透射比越小抗紫外线性能越好。2、防晒因子（SPF）和紫外防护因子（UPF）SPF用于化妆品行业，UPF用于纺织行业。SPF值是指某防护品被采用后，紫外辐射是皮肤达到某一损伤的临界剂量所需时间阈值，与不用防护品时达到同样伤害程度的时间阈值之比。UPF是皮肤无防护时计算出的紫外线辐射平均效应，与皮肤有织物防护时计算出的紫外线辐射平均效应的比值。UPF值越高，织物的抗紫外性能越强。3、紫外线屏蔽率屏蔽率又称阻断率、遮蔽率、遮挡率，其计算公式为：屏蔽率=1-透射比4、穿透率穿透率是UPF值的倒数5、紫外线反射率此指标应用不多，但对于经过防紫外线处理织物和未经防紫外处理织物进行对比测量，其数据仍有一定意义。6、A、B波段织物平均透射率的对数分别用UV-A、UV-B波段布料平均透射率的对数来表征其抗紫外线能力。其绝对值越大，抗紫外能力越强，并用数值代替透射率曲线，应用方便。在纤维、纱线和织物中添加了紫外线屏蔽剂而制成的防紫外线纺织品，对紫外线的防护能力显著提高，其紫外线屏蔽率一般可达到90%以上，有的甚至在99%以上。目前，具有防紫外线功能的涤纶类、羊毛、麻类、蚕类等已经成为下游纺织行业的首选原料了。近些年来，国外像日本的各个公司在开发防紫外线纤维方面成绩就十分显著，日本公司制造防紫外线纤维的加工方法一般是采用浸渍有机系紫外线吸收剂或纤维中混入可屏蔽、吸收紫外线的陶瓷微粒的方法。前者主要用于棉纤维，后者方法主要用于聚酯纤维。最近几年来，我国防紫外线纤维开发的速度同样也很快，特别是在涤纶防紫外线开发方面取得了突破性的进展。参考文献：[1]朱平.功能纤维及功能纺织品[M].北京：中国纺织出版社，2006.[2]宗亚宁，刘月玲.新型纺织材料及应用[M].北京：中国纺织出版社，2009.[3]宋心远，沈煜如.新型染整技术[M].北京：中国纺织出版社，2004.[4]周绍萁，安红林．防紫外线织物[J].印染助剂，1995，（5）.[5]范杰.纺织品的紫外线防护与性能测试[J].广西纺织科技，2005，（1）.[6]黄联生.防紫外线纺织品[J].纺织导报，2001，（1）.[7]徐朴，叶弈梁.防紫外线辐射机理及产品研究[J].棉纺织技术，1999，27（7）.[8]翁泰文.抗紫外线整理织物的研究[J].印染，1995，21（8）：5-8.