防紫外线纺织产品开发

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【摘要】分析防紫外线纺织品的发展状况后，提出了开发防紫外线纺织品新的思路，选择竹纤维为原料，分别对纤维和织物进行整理，将紫外线屏蔽剂固着于织物表层，以提升纺织品的防紫外线功能。

【关键词】竹纤维 防紫外线 纺织品 开发

近年来，大量的氟利昂等含卤素的化合物滞留在地球上空，被紫外线分解成活性氯，进而与臭氧发生连锁反应，使紫外线到达地面，影响人体健康。另外，紫外线对纺织品也有不良影响，不仅能使纺织品褪色，也可使尼龙和纤维素等纤维脆损，强力下降。因此，在科学技术迅速发展和生活水平不断提高的今天，安全、舒适、健康的防紫外线服饰将越来越受到青睐。常用的纺织纤维中，棉织物、粘胶织物的防紫外线性能较差，涤纶织物和羊毛织物的抗紫外线能力较好，但仍旧达不到预期的防紫外线效果，目前生产的防紫外线纺织品大多采用抗紫外线整理剂和紫外线屏蔽剂处理的方法，但其所具有的服用性能仍旧满足不了要求。所以，开发服用性能好防紫外线效果佳的纺织品有着重要的意义。

1 防紫外线纺织品的发展状况

1.1 国外的状况

90年代后，防紫外线织物骤然兴起，处于低纬度、日照较强的澳大利亚[1]等国家率先开发了抗紫外线纺织品，已进人商品化阶段。现在，日本、澳大利亚、美国、英国等在抗紫外线纺织品的开发上处于世界领先地位，其中以日本最为突出。[2]近些年来，日本的各个公司在开发防紫外线纤维方面成绩显著。三菱人造丝公司用微细陶瓷粉生产聚丙烯纤维；尤尼契可公司对棉和涤棉织物进行整理；东洋纺公司用无机和有机整理剂共同处理棉织物；敷岛纺织公司以脂肪族多元醇与纤维素纤维相交联；仓敷纺织公司用紫外线吸收剂对棉或涤棉浸渍或涂层；三菱人造丝公司用紫外线屏蔽剂对三醋酸纤维素织物进行整理等[3]。

1.2 国内的状况

近几年来，国内对防紫外线纺织品的研究虽尚处于起步阶段，但是我国防紫外线纤维开发的速度很快，特别是在涤纶防紫外线开发方面取得了突破性的进展。在江苏仪征、上海石化、天津石化等地均有抗紫外线PET和纤维的生产，品种有涤纶短纤、涤纶POY、FDY、UDY、DTY等[4]，中国农业科学研究院还研究出凉爽型涤纶织物，不但抗紫外线而且具有抗红外线功能。此外，山东巨龙化工有限公司将紫外线吸收剂和屏蔽剂合理配合，研制成防紫外整理剂整理棉织物，东华大学化纤工程研究中心研制出化纤级抗紫外线超微粉体和母粒，西安新技术开发区的科技人员研制的“纳米服装”能吸收阻隔95％以上的紫外线[5]。

1.3 防紫外线纺织品的生产方法

1.3.1 纺制防紫外线纤维

纺制防紫外线纤维有两种方法，一是在成纤聚合物聚合过程中或熔融状态下加入具有紫外线屏蔽性能的成分。选择一种合适的紫外线吸收剂与成纤高聚物的单体一起共聚，制得防紫外线共聚物，然后纺成防紫外线纤维。二是在纤维制造过程中或任意阶段将屏蔽紫外线剂混入纤维中[6]。防紫外线纤维的生产制造可通过共混纺丝制得，将紫外线屏蔽剂或紫外线吸收剂的粉体在聚合物聚合时加入或直接共混纺丝，也可先制成防紫外线母粒再进行纺丝。

1.3.2 织物后整理的方法

用紫外线屏蔽剂通过涂层或浸渍的加工方法对纺织品进行后整理。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。浸渍法一般是将屏蔽剂与纤维结合，有机屏蔽剂与纤维的结合主要是通过交联剂将屏蔽剂的分子与纤维的大分子链接，无机屏蔽剂与纤维的结合主要是通过粘合剂将屏蔽剂粘着在纺织纤维上[7]。

2 防紫外线纺织品开发思路

2.1紫外线辐射机理

辐射紫外线主要依靠紫外线屏蔽剂的反射和吸收作用，当紫外线照射于织物，通过三重对紫外线的屏蔽，即先经过表层的无机屏蔽剂反射，再经过次层有机屏蔽剂吸收，最后经内层纤维自身的吸收，可以达到屏蔽紫外线的目的。吸收过程如图1[8]。可以通过交联剂将有机紫外线屏蔽剂交联于纤维上，通过粘合剂将无机屏蔽剂粘着在织物表层。若织物经过两重屏蔽，亦可达到预期效果，一般只经过一次整理即可。

2.2 原料的选择

据国外有关资料介绍，织物紫外线屏蔽率达到90%左右，才能达到实用要求。[9]所以，需要通过一定的工艺处理，改善织物对紫外线的吸收性能。

纺织纤维本身对紫外线有一定的吸收屏蔽作用，防紫外线纺织品的原料应首选本身具有一定吸收屏蔽紫外线功能的纤维[10] 。由于纤维结构的差异，不同纤维对紫外线的屏蔽作用有较大差别。涤纶分子中含有苯环，羊毛、蚕丝等蛋白质纤维分子中含芳香族氨基酸，对紫外线有较强的吸收作用；棉、粘胶等纤维对紫外线吸收作用很弱[11]。竹纤维中所含叶绿素铜钠是安全、优良的紫外线吸收剂，其抗紫外效果是棉的20倍。

此外，竹纤维还具有吸湿性强、抗菌性优良、染色性好，而且透气性能优良、手感细腻滑爽、有清凉感、光亮、耐磨、色泽艳丽、悬垂性好等性能。所以，选择服用性能优良具有一定吸收屏蔽紫外线功能的竹纤维为原料。

2.3 紫外线屏蔽剂的选择

2.3.1 无机紫外线屏蔽剂的选择

无机紫外线屏蔽剂氧化锌反射波长240-380nm，屏蔽效果佳，且价格低廉、无毒[12]。能与竹纤维中所含叶绿素铜钠吸收波长180-290nm起到互补的效果。

2.3.2 有机紫外线屏蔽剂的选择

有机紫外线屏蔽剂有水杨酸脂类化合物、金属离子化合物、苯酮类以及苯并三唑类。水杨酸脂类熔点低、易升华且吸收波长分布于短波一侧，对于金属离子化合物而言，常作为螯合物使用，苯酮类价格偏高[13]。所以，选择苯并三唑类。

2.4 整理方法

采用浸渍法，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。

2.4.1 纤维整理

由于紫外线吸收剂苯并三唑类不溶于水，如把屏蔽剂溶于非水溶剂中进行整理加工，不仅操作不便，而且污染环境，采用对紫外线吸收剂苯并三唑类进行乳化处理，使屏蔽剂均匀分散于水相中，与交联剂环氧树脂配成处理液。再经浸渍、烘干和焙烘处理。交联原理如下式：

2.4.2 织物整理

将无机紫外线屏蔽剂氧化锌研磨成微粒并通过表面活性剂，可以制成较稳定的分散体系。被加工的纺织品经过由紫外线屏蔽剂、壳聚糖、粘合剂、分散剂等组成的处理液浸渍，再经烘干和焙烘或热处理，无机屏蔽剂氧化锌微粒就可以被粘合剂牢固地粘结在纺织织物上，从而获得持久的整理效果。

2.5 对织物辐射紫外线效果评价的方法

用紫外分光光度计或紫外线强度计测定各种防紫外线试样的分光透过率曲线，可以判断各波长的透过率，并可用面积比求出某一紫外线区域的平均透过率，评价防护效果[14]。

将样布(对照组)尽可能靠近紫外线灯，用紫外可见分光光度计收集通过纺织品的扩散辐射和直接辐射的总和，以紫外线透过率的大小来表示该织物的抗紫外线辐射性能[15]。对照组织物分别取：不经任何整理的织物；仅经纤维整理织物；仅经后整理的织物；经纤维整理和后整理的织物。

在测试中，每种织物取5个样品，每个样品照射5次，取最小值的平均值作为该织物的紫外线透过率，后求出遮蔽率：遮蔽率=(1－透过率)×100％[16]。

3 结束语

以竹纤维为原料开发的防紫外线纺织品主要应用于夏季的内外衣服装、运动服，农业、建筑业等户外施工工作人员的工作服，交通警察的制服、军服、军用防护品等。

至2008年起，欧盟对从中国进口的纺织品和服装不再设配额限制，包括T恤衫在内的10种纺织品的配额不再设限。可是，欧盟对于健康、环保的标准越来越高，意味着安全、舒适、健康织物的市场份额将逐步扩大。防紫外线纺织品的国内外市场潜力巨大，有很强的竞争力，具有优良服用性能且对紫外线防护效果好的纺织品，必将形成新的经济增长点。

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