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1、织物的紫外线遮断整理研究织物的紫外线遮断整理研究 上海工程技术大学化工学院 赵阿金 【摘要】本文分析了织物的紫外线遮断整理原理，开发了紫外线遮断整理剂，其所整理的 产品达到理想的效果，通过对不同织物的工艺试验，可认为开发的整理剂适用于纯棉、涤 棉、尼丝纺等织物。【关键词】紫外线 紫外线遮断加工 织物0.前言 八十年代以来，世界各国对人类赖以生存的地球上生态环境的恶化已引起严重关切。 酸雨，农药污染，大气污染，森林被肆意砍伐等情况时有报导。二氧化碳，氟氯化合物引 起的温室效应和臭氧层破坏，致使地面紫外线辐射剂量大增，影响人体健康，引发皮肤红 斑。黑化和皮肤癌变。并且引起纺织品褪色和脆化。 提高纺
2、织品对紫外线遮断性能的研究及其工业化生产，是近年兴起的。日本在这方面 占领明显地位，各公司生产的紫外线遮断织物已大量上市。从九二年底起，我们也进行织 物的紫外线遮断剂及遮断加工整理的研究。本文着重介绍紫外线遮断剂及影响紫外线遮断 加工整理工艺研究。1.紫外线遮断整理 1.1 原理和遮断剂 织物的紫外线遮断加工整理原理，是在织物上施加一种能反射和或有强烈选择性吸收紫 外线，并能进行能量转换，以热能或其它无害低能辐射，将能量释放或消耗的物质。这些 物质施加后的织物，对织物各项服用性能无不良影响，并达到实用要求。因此织物紫外线 遮断整理与高分子的耐光稳定性有相似之处。不过，耐光稳定性是保护高分子化合
3、物，防 止紫外线照射后引起的自动氧化导致聚后物的降解；而紫外线遮断整理是保护人体，免使 过量的紫外线照射而引起损害。 1.1.1 原理 从光学原理上讲，光照射到物体上，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。经紫外线遮断整理的织物，不是将照射到织物上的紫外线反射，就是选择吸收 并将其能量转换成低能而释放，以致将紫外线遮断。 1.1.2 紫外线遮断剂 能反射和吸收紫外线的化学品叫紫外线遮断剂，对紫外线有强烈选择吸收，并能进行能量 转换而减少它的透过量的，习惯叫紫外线吸收剂。它们是从不同的途径提高织物对紫外线 遮断功能。 1.1.2.1 紫外线散射剂 通常利用物质物理性能促使紫外
4、线散射、反射来遮断紫外线的叫散射剂。常用的紫外线散 射剂是对其不具活性的金属化合物，如二氧化钛、氧化锌、碳化钙、瓷士、滑石粉等。虽 然碳黑也是一种有效的紫外线散射剂，它不仅散射紫外线，连可见光也完全遮断了，所以 在遮光涂层时才用它。利用这些无机物微粒子发挥光的反射、散射作用，可起到防止紫外 透过的效果。它们的安全性优良，能遮断广大波长范围的紫外线。它们一般是不具色泽的微粒子，将其导入织物的纤维中利用其在纤维与粒子间的界面折射率大，光的反射和散射 大，因此粒子径越细越好。据资料介绍，光的散射在粉体粒径约为光波长 12 时最大，目 前常用的是超细氧化锌粒子，它除了有良好的散射作用，还具有抑制细菌和
5、真菌等繁殖和 防臭之功能。 1.1.2.2 紫外线吸收剂 紫外线吸收剂是有机化合物中能自身吸收紫外线并将其转换为热或低能量辐射使其作用消 失的物质。作为织物的紫外线吸收剂应具有如下主要条件：安全无毒，特别对皮肤应夫 刺激和过敏反应；吸收紫外线波长围要大和效果良好；对热、光和化学品稳定，无光 催伦作用；吸收紫外线后无着色现象；不或少影响加工织物的牢度、白度、强力和手 感等物理性能和风格；耐常用溶剂和耐洗性良好。因此，织物选用紫外线吸收剂应视最 终用途、纤维种类而定，有时为了获较高的耐洗性，还需采用微胶囊技术。目前市场上能 提供的紫外线吸收剂主要有：水杨酸类；二苯甲酮类；苯并三唑类和氰基丙烯酸酯等
6、几类。 水杨酸类紫外线吸收剂，对 UV-B，UV-C 波长有效，但对 UV-A 波长完全不吸收。二苯甲酮 类紫外线吸收剂虽然吸收 UV-A，UV-B 波长有效，但是有黄变等缺点。同时这类化合物为 环境激素之一。在使用这些紫外线吸收剂时，必须考虑其作用，波长范围和对皮肤与环境 的安全性，并针对织物用途与树脂配合研究。目前国同市场上常用的紫外线吸收剂主要是 二苯甲酮类和苯并三唑类化合物。 1.2 织物整理工艺 织物的紫外线遮断整理工艺与其最终用途有关，如作为服装面料，一般夏季穿着的，对柔 软度和舒适性要求较高，以采用吸尽法或浸轧法施加紫外线遮断剂为好。如作为装饰、家 用或产业部分用的织物，对于手感
7、等要求不高，可选用涂层法。对于混纺织物的紫外线遮 断整理，从技术角度来看，还是用吸尽法和浸轧法为好。因为这处工艺对纤维性能，织物 风格，吸水和强力等影响较小。同时还可与其他功能性整理同浴进行。 我们的研究目的，主要对夏季穿着的服装面料防紫外线，为此着重对浸轧法工艺(如遮断剂 选择和加入量，工作液的配制，焙烘温度和时间等)进行了摸索。 由于紫外线吸收剂大部分不溶于水，又对棉、麻等天然纤维缺乏亲和力，因此只有采用与 树脂(或粘合剂)同浴而将紫外线遮断剂固着在织物(纤维)表面。树脂的品种对整理织物的风 格，吸收性等有一定影响。又鉴于紫外线吸收剂的分子量小和升华性等原因，这可能就是 此工艺实施时关键内
8、容。 浸轧法用的紫外线遮断剂，除用紫外线吸收剂，可少量添加紫外线散射剂，以提高紫外线 遮断效果，为使遮断剂能牢固吸附在织物上，选用合适的粘合剂也很重要，粘合剂至少应 不影响遮断剂的防紫外线的能力和织物风格(如柔软，吸水、透气、强力等)。 紫外线遮断剂一般采用多组分(吸收剂、散射剂，粘合剂，柔软剂等)复配而成，而且要求 紫外线遮断剂均匀分散于水相中，对织物有一定的渗透能力，为此采用非离子型表面活性 剂，使织物在 290-400nm 波长范围内达到防紫外线的效果。 本研究由上述几种物质按不同比例复配成下列几个剂型紫外线遮断剂在均质器中乳化而成。 类型有紫外线遮断剂 UV-1；UV-2；UV-3；U
9、V-4；UV-5；UV-6 等多种。 试验的整理工艺条件是：二浸二轧(剂量 15-35g/l)烘干(60-704-5 分钟)焙烘(120-160120 秒)。 试验选用的布料为薄织物，有纯棉，涤棉和尼丝纺等。 2.试验 2.1 试验结果 所有试验的布样均在 290-370nm 波长间测其紫外线透过率，其结果如图 13 所示。又将 其中具有代表性的 300nm 和 365nm 的抗紫外线效果进行比较，见表 1-3图 1试样紫外透过率曲线图 2试样紫外透过率曲线图 3试样紫外线过率曲线 表 1透过率(%)波长 (nm)空3005.02.51.40.80.80.52.036514.59.46.03.
10、76.03.29.0注：试样()涤棉布 6535(45s45s11076) 表 2透过率(%)波长 (nm)空3005.02.43.03.23.01.92.1B36514.57.08.28.89.04.95.1注：试样()纯棉坯布(30s30s/6868) 表 3透过率(%)波长 (nm)空300602.72.81.82.7365155.68.05.05.2注：试样()尼丝纺样布(T190) 2.2 分析 紫外线遮断加工织物的性能通过测定织物遮断加工前后紫外线透过率求得紫外线遮断率数 值，此值大小代表织物抗紫外线的能力，紫外线遮断率在 90%以上表示该织物有一定抗紫 外线的能力。从几个试样对各
11、遮断剂试验数据分析来看，经过整理后的织物，紫外线透过 率降低 50%的，等近 10 个试样，而紫外 线遮断率在 90%以上有 18 个试样。紫外线遮断率在 95%左右的有 7 个试样，说明织物紫外 线遮断整理取得效果。 从试验数据来看，纯棉、涤棉、尼丝纺织物的紫外线遮断有较好的效果，特别是遮断剂 UV-6 和遮断剂 UV-5 在 290-370nm 的波长范围内，遮断率达 95%左右，效果较为明显。 3.织和物性能评定和结论 防紫外线织物效果的评价，都是用紫外线透过率表示。由于测试方法和选用基准不同，目 前为止国内外也没有行业性标准可借鉴，各公司规定也不一。我们所采用的测试紫外线对 织物透过率
12、的方法也有不完善之处。而日本可乐丽公司自己设计测定紫外线透过率基准是： 夏日晴天，穿后打一场高尔夫球，可防止皮肤晒红作为条件标准的。 即：日光紫外线照射量18J(5 小时平均值) 人体(背部)的被晒量照射量的 60% 最小红斑照射量(MED)7J比赛(曝晒)时间为 5 小时 紫外线透过率(上限)% MED安全系统/紫外线照射量时间100% 70.8/180.6100% 10.4% 上述产品的基准要求，可满足一般运动服的要求，所以该公司设定服装的紫外线遮断率 90%以 上。 而另一家日本公司(东邦粘胶)对该公司开发的紫外线遮断整理产品，其性能评定以遮断率 为 90%以上，整理效果 50%以上为基
13、准，即用分光光度计连续测定织物以 290-400nm 波长 的紫外线照射时的透过率，以透过率的面积按下式计算 紫外线遮断度(%)(1-Ta/To)% 整理效果(%)(Tb-Ta/Tb)100% 上式中：To 为无试样时的透过面积，Ta 为整理试样的透过面积，Tb 为未整理度样的面 积。 而欧州的著名的公司也各有自己的抗紫外线的基准。总之目前主要测其紫外线直线透光试 样光的方法，相对比较其紫外线透过的降低的百分率还是能说明其抗紫外线效果，但是要 确定统一标准还有相当难度。 本试验结论，整理织物所用紫外线遮断剂为自制的多种组分的淡黄色分散液，属非离子型。 其中有成效成份在 20-25%，适用的波长
14、范围较广。最终制成二个紫外线遮断剂品种。一种 是主要使用紫外线吸收剂配制而成，如紫外线遮断剂 UV-5；另一种是紫外线吸收剂和散射 剂等配制而成，如紫外线遮断剂 UV-60 使用上述遮断剂能在 290-370nm 波长范围内起到抗 紫外线的效果。不同品种的织物的紫外线吸收曲线有差异。为此应选用相对应紫外线遮断 剂，其紫外线遮断率为 95%左右。采用遮断加工工艺较简便，二浸二轧预烘焙烘。视 不同织物遮断剂用量为 15-35g/L，预烘温度和时间为 60-70，3-5 分钟；焙烘温度和时间 为 120-160，30-120 秒，经这种工艺条件整理后的织物具有较好的抗紫外线的效果。参考文献 1.杨栋梁“纺织品的紫外线屏蔽整理”印染1995，第四期，P35-38 2.高瑞宏“纺织品防紫外线技术及功能评估”染化杂志1994，116 期 P81-85 3.戴健男“紫外线隔离加工及其评估”染化杂志1994 118 期 P61-68 4.杨立艾“浅谈紫外线遮断加工”辽宁纺织科技1993 第 2 期 P1-6 5.中川忽弋郎“紫外线加工染色工业1992(40)2，P21-26 6.上田充夫“紫外线加工评价法”染色工业1992(40)2.P5-11 6.尤国哲“超微粒子 ZnO 对纤维之应用染化杂志1994.第 114 期 P16-23
