抗紫外线纺织品的研究的发展现状

1抗紫外线纺织品的研究的发展现状薛伟军（北京服装学院，北京201013020503）摘要背景：随着工业的发展及人们对紫外线危害意识的提升，抗紫外线纺织品越来越多的出现在人们的视野中，提高抗紫外线纺织品的抗紫外线性能，以及如何能更好的对纺织品进行抗紫外整理依旧是近年来研究的重点。目的：利用CNKI数据库和深度分析功能，对抗紫外线纺织品研究的文献资料趋势进行多层次探讨分析。同时对抗紫外线纺织品进行一定的阐述，对未来的发展做一定的展望。设计：文献计量学分析。资料提取：以电子检索方式对CNKI数据库2002-01/2011-12有关抗紫外纺织品文献进行分析，采用检索词为“抗紫外；纺织品”，对检索的相关文献运用数据库中自带的分析功能和Excel软件绘制图表的功能进行分析，通过文字和图表的形式将统计和计量数据分析，描述其分布特征。入选标准：纳入标准：①与抗紫外线纺织品相关的基础研究论文。②与抗紫外整理剂相关的研究论文。排除标准：①与文章目的无关的文献。②重复研究的文献。③刊社文献。④未发表的文章。⑤需电话追踪和手工检索逐一分析的文章。⑥年鉴。主要数据判定指标：以CNKI数据库学术期刊文献出版时间、2文献数量、学科类别、研究机构、来源期刊、文献被引频次、文献下载频次、关联文献、作者分布、基金资助情况和主要关键词进行相关分析。并对CNKI数据库中博士学位论文、优秀硕士学位论文、专利技术和重要会议论文进行分析。结果：在CNKI数据库学术期刊收录2001/2011的文献中共检索到153篇与抗紫外纺织品研究相关的文献。文献数量呈上升趋势。结论:通过文献计量学方法对CNKI数据库学术期刊关于人工血管材料的文献进行分析,可为中国从事抗紫外纺织品研究的企业和研究人员提供参考。关键词：抗紫外线；纺织品；整理；文献计量；展望。缩略语注释：CNKI：ChinaNationalKnowledgeInfrastructure，中国知识基础设施工程。1概述随着我国工业的发展，环境污染日益恶劣，工业所产生的废气对臭氧层造成了很大的破坏，过去人们所追求的日光浴，而今却危害着人类的健康，我们都知道，臭氧层破坏，紫外线过量的透过，人类皮肤病的概率增大。有专家预言，在本世纪末期，皮肤癌的发病率将跃居各类疾病之，将成为人类的头号杀手。因此人们对抗紫外产品大量研究，如今抗紫外线化妆品、日用品销量激增，但是它们的防护能力和保护面积毕竟有限。因此有必要大力开发研究保护面积更大，防护效果更好的纺织品来防止紫外线的危害。目前，澳大利亚和荷兰的抗紫外研究较为先进【1】。因此，国内应该加快步伐跟上来并超越其。32结果2.1CNKI数据库学术期刊2002/2011收录抗紫外纺织品研究的文献计量学分析2.1．1文献出版时间和计量分析见图1.CNKI数据库学术期刊2002/2011收录抗紫外纺织品研究的文献数量559162420162315170510152025302002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年图一近10年来CNKI数据库学术期刊共收录抗紫外纺织品研究的文献153篇，从文献数量的趋势上看，文献数量总体处于上升趋势，发表文献数量最多的时间是在2006年。2.1.2机构分布CNKI数据库学术期刊2002/2011收录抗紫外纺织品研究文献数量排在前11位的机构，见图2。4图2CNKI数据库学术期刊2002/2011收录人工血管材料学研究文献数量排在前10位的机构CNKI数据库学术期刊收录2002/2011抗紫外纺织品研究文献数量最多的是东华大学，发表文献35篇；天津工业大学发表15篇，苏州大学10篇，浙江理工大学6篇，中原工学院5篇，西安工程科技学院4篇，山东纺织科学研究所及北京服装学院和四川大学各三篇，大连理工大学和中国纺织科学研究院各俩篇。2.1.3来源期刊分析351510654333220510152025303540东华大学天津工业大学苏州大学浙江理工大学中原工学院西安工程科技学院山东省纺织科学研究所北京服装学院四川大学大连理工大学中国纺织科学研究院5CNKI数据库中2002/2011年收录有关抗紫外纺织品研究文献较多的期刊35%20%10%10%7%6%6%3%3%东华大学印染助剂苏州大学印染纺织科技进展染整技术天津工业大学纺织学报山东科技报CNKI数据库收录2002/2011关于抗紫外线纺织品研究的文献量较多的有东华大学，共35篇占总数的35%，《印染助剂》20篇占总数20%，苏州大学和《印染》，各占10%，其余各占3%到7%。2.1.4文献被引频分析6CNKI数据库学术期刊2002/2011共收录的关于抗紫外纺织品文献引频最高的文献为TiO2纳米溶胶在纯棉织物抗紫外整理中的应用，来源于《印染助剂》，作者王明勇、孙晓燕、毛志平，被引频33次，其次分别为：防紫外织物的研究，纳米TiO2在织物后整理中的应用，分别被引频29和23次，分别来源于《高科技纤维与应用》和《纺织学报》。2.1.5文献下载频次分析CNKI数据库学术期刊2002/2011收录抗紫外线纺织品研究的文献中下载频次最高的是超拒水，抗紫外功能性织物的研究，作者尉霞，被下载612次，其次是溶胶-凝胶技术在织物上的应用与研究，被下载602次，作者罗敏，东华大学博士。下载频次在300到500的有6篇，其余都不足300篇。73纺织品抗紫外机理当紫外线照射到纺织品上时，其相互作用见图2[1]图2紫外线作用于织物示意图a---紫外线直接从织物的空隙中透过，此情况多发生在织物不很致密的部位b---紫外线穿透织物纤维且其传播方向与入射方向相同c---紫外线穿过织物纤维，但其传播方向发生了改变d---紫外线穿过织物纤维的间隙，经织物纤维表面的反射而到达织物的另一侧e---紫外线被织物纤维表面反射回入射的一侧当只分析织物抗紫外线特性时，图中b、c两部分反映了组成织物的纤维屏蔽紫外线的能力，它反映了材料紫外区直透射和漫透射的综合特性。布样的紫外线的透过率事实上是图中a-d综合作用的结果，真实地反映了布样遮挡紫外线的能力。当采用反射的方法遮挡紫8外线时，通过图中e的大小反映了织物的对紫外线漫反射能力。从原理上讲织物中的纤维阻隔紫外线主要有吸收和反射两种途径，所以提高纤维的这两方面性能，再通过控制织物的紧密程度，减少紫外线直接从织物的空隙中透过的情况，就能够达到有效的屏蔽紫外线的效果[2]。根据河南纺织高等专科学校纺织系的周蓉和东华大学纺织学院的丁辛【3】对纺织品紫外线防护性能影响因素的实验研究可知织物本身及纤维的结构对抗紫外性能的影响很大，织物的紧密程度也是重要因素之一，纱线的类型也影响其抗紫外性能，相对于这些因素而言，织物的颜色对其影响较小。4织物抗紫外性能测试方法及评价方法4.1测试方法对织物抗紫外特性的分析评价，依赖于对织物紫外光谱透过率的测试结果。织物的紫外光谱透过率是指穿透织物的紫外线的比率。对织物紫外光谱透过率的测试应当准确、可靠。必须强调指出，对织物紫外光谱透过率的测试不同于一般光学材料的紫外光谱透过率测试。测量仪器中应采用积分球作为接收器或紫外辐射源，并符合o／d或d／0的测量几何条件。同时，在测量中应仔细消除织物的荧光效应的影响。对大多数织物来说，荧光效应（使紫外辐射转换成可见光)是提高其抗紫外性能的一种手段。但是它却极大地干扰了对织物紫外光谱透过率的测量，使得大部分常用的光谱分析仪器得不到正确的测试结果。在大多数情况下会使uvB的光谱透9过率测量值比实际值明显偏高，从而使得对织物抗紫外性能的评价结果偏低。如上所述，织物的紫外光谱透过率是评价其抗紫外特性的基础。它以数据表或光谱曲线图的形式给出，一般情况下给出的透过率波长间隔为5nm或10nm。图l为某一织物样品的紫外光谱透过率的测试曲线。从直观的角度出发，用紫外屏蔽率来表示织物的抗紫外特性更易于被公众理解。顾名思义，屏蔽率表示织物对紫外线的遮挡程度，99％的屏蔽率要比1％的透过率更容易给人留下深刻印象。如果按照严格规定的澳大利亚和新西兰标准进行测试(那里有较强的紫外辐照和较高的皮肤癌罹患率)，也许E述样品中只有不到42“可以称为抗紫外的功能性产品。因此，我国的织物如果想在国际市场上冠以抗紫外功能性产品的称号，或者贴牌销售，势必面临更为10严格的测试筛选【4】。4纺织品的抗紫外线整理及评价5.1抗紫外纤维抗紫外线纤维主要指在合成纤维生产过程中，掺人紫外线屏蔽剂（目前用作紫外屏蔽剂的无机材料主要有纳米TiO2、ZnO、ZrO2、Fe2O3和Si）[5]，用共混、芯硝等方法纺丝，使纤维具有遮蔽紫外线的功能。这种方法所得到的织物抗紫外线效果持久且手感较好，但处理技术要求和成本较高，且有不宜用于天然纤维和混纺时效果难以控制等缺点。日本可乐丽公司于90年代初首次推出具有抗紫外线功能的“Esmo”纤维，即在PET聚合物熔体中均匀掺人细陶瓷粉末，纺制成涤纶纤维。近年来，有人发现将特殊结构的陶瓷超细微粒混入纤维内制成的纤维，不仅能屏蔽紫外线，还有绝热作用【6】。5．2抗紫外线辐射整理5.2.1高温高压吸尽法高温高压吸尽法类似于涤纶的高温高压染色。一些不溶或难溶于水的紫外线吸收剂，它们的分子结构和分散染料很接近，在高温高压的条件下可以进人纤维内部并固着。高温高压吸尽法适用于涤纶、锦纶等合成纤维类织物，较多时候采用分散染料染色与抗紫外整理同浴进行。5.2.2常压吸尽法常压吸尽法主要适用于棉、麻、羊毛、蚕丝等天然纤维类织物的抗紫外整理。常压吸尽法须选用水溶性的紫外线吸收剂，如二苯甲酮类水11溶性紫外线吸收剂，有较好的吸附能力，因此该方法可以在常压下用于棉等天然纤维织物抗紫外整理【7】5.2.3浸轧法由于紫外线屏蔽剂大多不溶于水，并对棉、麻等天然纤维缺乏亲和力，因此不能用吸尽法，而采用与树脂同浴，将屏蔽剂固着在织物表面的方法，其浸轧液由紫外线屏蔽剂、树脂、柔软剂等组成【8】。但经热处理后，织物上孑L眼易被树脂覆盖，影响整理织物的风格、吸水性和透气性。5.2.4涂层法涂层法一般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，然后经烘干和必要的热处理，在织物表面形成一层薄膜。这类方法虽会使耐洗牢度和手感受到影响，但对纤维种类的适用性广，处理成本低，应用的技术和设备要求不高。涂层法使用的紫外线屏蔽剂大多是一些高折射的无机化合物。其中泡沫整理【9】工艺的优化是用空气代替整理剂中的水，使整理剂具有较大的表面积，降低了染整过程中水的耗用量及织物上的带液率，从而节约烘燥过程所需能源【10-11】。5.2.5微胶囊技术和印花法胶囊技术已广泛应用于工业领域，是一种特殊的包装形式。胶囊内的物质可以是固体微粒，也可以是液滴或气泡。通过微胶囊技术可将抗紫外线整理剂注入胶囊内，使服装在服用过程中受到磨擦使胶囊外层破裂，从而达到抗紫外线整理剂缓释的效果。如果在胶囊内加入12光敏变色晶体则能使织物获得变色功能，这样除了增加美感外，还增强了抗紫外线的功能，可抵御长时间的紫外线辐射。印花法就是将紫外线屏蔽剂或吸收剂调制在印花色浆中，印制后，采用汽蒸处理固着在织物上，此方法适用于对紫外线屏蔽率要求不是很高的织物。5.2.6溶胶-凝胶技术一般屏蔽剂的耐洗牢度都比较差。作为一种多用途的新技术，溶胶凝胶技术可在织物表面涂覆一层透明的金属氧化物薄膜，它能极大地改善耐洗牢度，同时增强抗紫外线性能。溶胶一凝胶技术具有安全性、多面性,在纺织品上的应用使功能纺织品的制备具有可行性,而且有着广阔的发展空间【12】。近年来纳米材料的开发发展较快，同时运用到纺织业更能产生出多种功能性面料，纳米氧化锌对紫外线屏蔽的波段范围宽，同时具有抗菌，消毒，消臭的功能，是比较理想的抗紫外线屏蔽剂【13】，张建新[14】等人采用的聚酯聚合过程中热分解引入氧化新的方法实现聚酯的抗紫外性能。6结语6.1研究进展国际上抗紫外线纺织品始于90年代初,以澳大利亚为代表的地处低纬度、日照较强的国家,率先开发抗紫外线纺织品对人体进行防护,并使抗紫外线纺织品进入了商品化阶段。日本在开发抗紫外线织