稀土在纺织品抗紫外线整理中的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇稀土在纺织品抗紫外线整理中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
本文论述了纺织品抗紫外线整理的原理与途径，从两种不同的应用类型出发对稀土在纺织品抗紫外线整理中的应用做了论述。综合认为将稀土应用于纺织品抗紫外线整理可取得很好的抗紫外线效果。
In this paper, the principle and methods of textile anti-ultraviolet finishing were discussed. Then, the application of rare earth in textile anti-ultraviolet finishing was introduced from two different views. It was concluded that textile could obtain excellent anti-ultraviolet effect through finishing with rare earth.
紫外线来源于太阳光和部分的人造光源，其中阳光的照射是最主要的，根据其波长可分成长波紫外线（UVA，波长320 ～ 400 nm）、中波紫外线（UVB，波长280 ～ 320 nm）、短波紫外线（UVC，波长200 ～ 280 nm）三类。紫外线对人体皮肤的穿透作用见图 1，且紫外线的波长越短则对人体及其他生命体的伤害越大（见表 1）。不过地球由于臭氧层的存在，大部分的紫外线能被吸收，其中可将UVC全部吸收、绝大部分的UVB吸收，由此到达地球的紫外线主要是占90%以上的UVA以及小部分的UVB。因此对紫外线的防护主要在于UVA和UVB。
表1 紫外线对人体的伤害
紫外线类别 对人体的伤害
UVA 能透入皮肤深部，生成黑色素，使皮肤变黑，并至皮下弹性纤维受损，皮肤出现褶皱、松弛和老化。
UVB 作用强度为UVA的1 000倍，会致皮下血管扩张，皮肤生成红斑，色素沉积，过量照射会灼伤皮肤，导致皮肤癌。
UVC 穿透力强，可影响白细胞和致癌。
由于大气污染的加剧破坏了臭氧层，臭氧层在变稀薄，上世纪80年代在地球的南极首次观测到了臭氧层空洞，2011年 3 月科学家又在北极首次观测到了臭氧层空洞，根据资料分析表明臭氧层每减少 1%，紫外线辐射强度增加 2%，对人体的危害也就越大，患皮肤癌的可能性提高 3%。除了使用具有防紫外线效果的化妆品外，纺织品的使用对人体皮肤可起到防护作用，如织物厚度、组织结构、色泽、纤维原料选择等都可以影响到织物的防紫外线效果。对于长期在户外活动、室外作业的人员，生活在紫外线辐射强度较高地区的人，普通纺织品不足以满足对抗紫外线的要求。所以，对纺织品进行抗紫外线整理就尤为重要。
1 纺织品抗紫外线整理的原理与途径
纺织品要具有良好的抗紫外线效果关键在于阻碍紫外线与人体皮肤的接触。目前，对于纺织品进行抗紫外线整理的原理不外乎在于将紫外线吸收或者反射（屏蔽），吸收是将紫外光的能量予以转换以热能或其它形式的低能释放消散，反射（屏蔽）是增加纺织品的反射性以防止紫外线透过。
对于纺织品抗紫外线效果的取得，可以从两条途径获得：一是选用具有抗紫外线效果的纤维来生产纺织品，纤维是在纺丝时加入紫外线屏蔽剂、吸收剂从而具有抗紫外线性能；二是将屏蔽剂、吸收剂通过浸渍、涂层或引入到染料分子结构再染色等方式而附加于纺织品。
在抗紫外线整理中所使用的屏蔽剂主要是无机类的氧化锌、二氧化钛、氧化铁、高岭土，滑石粉等，吸收剂则主要是有机化合物如水杨酸类化合物、苯酮类化合物、苯三唑类化合物以及金属离子化合物等。
2 稀土在纺织品抗紫外线中的应用
从公开的文献看，已有不少研究人员采用粉体状、乳液状、溶胶态或纳米尺度的氧化锌、二氧化钛等对不同纺织品进行抗紫外整理，此外，对各类有机化合物类的抗紫外线吸收剂或其与无机类屏蔽剂共用的研究也有很多，但对于稀土在纺织品中的抗紫外线整理应用研究则不多。事实上，稀土在纺织上的应用已非常广泛，如：将稀土用作发光材料在纺织品上应用；在纺织品抗菌防霉上的应用；在纺织品功能性及风格整理上的应用；在纺织品染色整理上的应用等。
由于稀土其独特的外电子层结构，显示了丰富而又独特的物理-化学特性。将稀土元素应用于抗紫外线屏蔽剂或吸收剂，可以增加紫外线的反射率和吸收率，减小透过率。因此可将其应用于纺织品抗紫外线整理。目前关于稀土在纺织品抗紫外线整理中的应用主要有两种类型：一是稀土掺杂入无机类屏蔽剂使用，这实际上是对无机类屏蔽剂研究的进一步拓展；二是合成稀土有机配合物用作转光剂来吸收紫外线并转换为红外光应用于抗紫外线整理。
2.1 稀土与无机类屏蔽剂混用
郑利民等以玻璃纤维为载体，对掺杂稀土成分的TiO2抗紫外线性能进行了研究，认为La2O3、CeO2、Gd2O3掺杂入TiO2可以提高抗紫外线辐射能力，而Eu2O3的添加效果则恰好相反，并认为La2O3、CeO2的最佳掺杂摩尔分数为 2%，此时的UPF值分别为200和225，Gd2O3则为1.2%，且CeO2在掺杂摩尔分数 2%下的效果是所研究几种稀土掺杂后效果最佳的。掺杂CeO2的TiO2抗紫外线性能见图 2，性能随温度的变化见图 3。
丁巧英等则用氯化镧（LaCl3）与TiO2复配对真丝织物进行整理，UPF值由原样的6.67提高到了100.64，相比单独采用TiO2整理，UPF值则提高了139.79%。并认为稀土的应用促进了TiO2对紫外线的吸收，而对紫外线具有强吸收性，使得经整理后的真丝织物抗紫外线性能得到很大的提升。此外，据报道有一种超细稀土复合屏蔽剂，可应用于纺织品抗紫外线整理，该种产品融合了有机类和无机类抗紫外线屏蔽剂的优点，具有屏蔽性能优异、低成本、长寿命的特点，紫外线屏蔽率高于98%，成本比纳米无机材料降低30%以上。
2.2 稀土类有机配合物的应用
利用稀土有机配合物能将波长在200 ～ 360 nm的紫外光吸收转换为红外光，将稀土有机配合物用作转光剂在农业领域如用作农用转光膜有广泛的应用和研究，目前已将铕（Eu）、锶（Sm）、镧（La）等稀土元素合成出了多种转光材料。同理，可以利用稀土有机配合物这一特性将其用作转光剂应用在纺织品抗紫外线整理上。
张玉梅等发明了一种稀土转光非织造布，其中加入了铕（Eu）、铽（Tb）、镧（La）有机转光剂，具有很好的吸收紫外线效果。孙新世等将稀土有机配合物涂层于纺织品上，从而取得了很好的吸收紫外线效果。
尹桂波等用稀土Eu3+有机配合物转光剂分别在薄、厚棉织物上进行了涂层处理，并进行抗紫外线测试，转光剂用量在10 g/L时的结果如表 2 所示。
从表 2 可知，薄棉布经整理后UPF值提高了近10倍，UVA、UVB透过率下降也非常显著。厚棉布的效果相比薄棉布其效果更为显著，一方面是与织物厚对抗紫外线有利，另一方面则是织物厚其中所含的转光剂较多有关。
3 结论
将稀土用在纺织品抗紫外线整理上的研究尚不多，但已有的研究结果表明无论是与无机类屏蔽剂混用还是制成稀土有机配合物单独使用，经整理后，纺织品都可取得很好的抗紫外线效果，这进一步拓宽了稀土在纺织品中的应用。
参考文献
[1] 郭开华，马小强.防紫外线辐射纺织品技术研究现状[J].染整技术，2011（10）：8－9，34.
[2] 李娜.科学家关切北极臭氧损耗会否成常态[J].科技导报，2011（29）：9.
[3] 金昭，张玲，葛明桥.用于夜光纤维的发光材料特性[J].纺织学报，2011（4）：7－11.
[4]黄姗，崔励.抗紫外线染料研究进展[J].染料与染色，2010（6）：1－4.
[5]赵菊梅，高小亮.稀土长余辉发光材料在纺织上的应用[J].轻纺工业与技术，2010（6）：38－40.
[6] Zheng G H，Fu H B，Liu G P. Application of rare earth as mordant for the dyeing of ramie fabrics with natural dyes [J].Korean J. Chem. Eng.，2011，28（11）：2148－2155.
[7] Xian C Ying，Lin P，Zhu Q，et al. Anti-UV capability of rare earth doping TiO2[J].Journal of Donghua University （ Eng . Ed.），2006，23（1）：18－20.
[8]张玉玺，肖耀南，曹鸿璋，等.稀土复合物在水性聚氨酯涂料中的紫外屏蔽研究[J].涂料工业，2010（11）：32－34，37.
[9]丁巧英，张幼珠.纳米TiO2与稀土复配物对真丝绸的防紫外和防黄变作用研究[J].印染助剂，2010（3）：8－10，15.
[10] Chen Z H，Yin G B.Suitability of a rare earth organic light conversion agent of Eu（III） complex to improve ultraviolet protection properties of cotton fabrics[J].Textile Research Journal，2010，80（18）：1982－1989.
[11] Yin G B，Chen H C. Ultraviolet protection finishes of cotton fabrics by rare earth organic light conversion agent of Eu（3+） complex[C].2010 Textile bioengineering and informatics symposium proceedings[A].上海：2010：646－650.