防紫外线整理

1、前言 随着现代工业的发展，大气污染日趋严重。继1982年10月南极观测到同温层臭氧层厚度减少和臭氧层空洞存在以来，臭氧层厚度的破坏而导致的紫外线辐射问题已经成为人们日益关注的焦点之一。紫外线（ultraviolet rays 简称UV）分为紫外线（UV-A,320-400nm）、中紫外线（UV-B,280-320）和短波紫外线（UV-C,200-280nm）。UV-B的作用UV-A的1000倍，夏季霉斑主要由于UV-B的作用，皮下血管吸收紫外线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作为一种跟强的紫外线，有

2、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，但由于近几年来空气中含氟量的提高，到达地面的紫外线B 和C也随之增加。据研究表明，适量的紫外线对人体是有益的：它能促进维生素D的合成，对佝偻病有抑制作用，并具有消毒杀菌作用。但过量的紫外线 对人体是有害的，它不仅使人体黑色素增多，使皮肤老化，严重的还会使皮肤起水泡、红斑，甚至还会引起皮肤癌。每年人们着装最少的是在夏秋季节，而同时也是使用空调量最大，氟利昂排放量最大，空气臭氧层破坏最严重，紫外线辐射最严重的季节。另外，紫外线对纺织品也有不良影响，其不仅使纺织品褪色，也可使蚕丝，尼龙等纤维脆化，强力下降，因此对纺织品进行防紫外线整理，

3、已成为纺织品工作者的一项重要任务。摘要 由于大气污染、臭氧层变薄甚至出现空洞,紫外线辐射严重损坏人体皮肤。因此,开发防紫外线纺织品势在必行。文中介绍了防紫外基础知识，抗紫外整理剂，抗紫外线纺织品生产，抗紫外线纤维及织物抗紫外性能评价1概述1.1太阳光谱太阳辐射是电磁辐射的一种，具有波粒二象性。太阳辐射的波段范围：0.2952.5m。<0.295m和>2.5m波长:臭氧、水气和其他大气分子的强烈吸收，不能到达地面。0.40.76m:可见光,占50.>0.76m:红外线,占43，<0.4m:紫外线,只占总量的占7。12紫外线及其影响1）紫外线电磁波谱中波长约为200400n

4、m的辐射总称。太阳辐射的紫外线按波长可分为三段：超短紫外线UVC：波长200290nm远紫外线UVB：波长290320nm近紫外线UVA：波长3204002）紫外线对人的影响注意：适当的紫外线有益人体，促进维生素D合成，对佝偻病有抑制作用，并具消毒杀菌作用。 UVA：能量较小，能透射到真皮组织下面，引起肌肤变黑，干燥松弛，出现皱纹，加速老化。UVB：能量大，可穿过表皮，引起晒伤、皮肤肿瘤及免疫抑制。UVC：能量最大，作用最强，引起晒伤、基因突变及肿瘤，但未到达地面之前，几乎被臭氧层完全吸收。3）紫外线对纺织品的影响纺织品：表面不平整、多孔性、 吸收光（物质都有吸收各种电磁波的性能）漫反射使光的

5、透过率降低。漫反射：纤维及其表面、织物组织和厚度等。长期紫外照射引起纺织品的褪色（如染料）与老化（如羊毛、蚕丝）。4）纺织品的防紫外能力Ø 防紫外途径： 吸收，并进行能量转换 屏蔽，反射Ø 影响纺织品防紫外能力的因素 纤维种类与表面形态吸收能力： 合成纤维>天然纤维（羊毛>棉、真丝)漫反射：短纤织物>长丝织物细纤维织物>粗纤维织物加工丝产品>化纤原丝产品扁平和异形丝化纤织物>圆形截面化纤织物 纱线与织物参数 纱线细度、捻度、结构、毛羽，织物厚度、紧密度 染料 不同性质的染料分子结构不同，对光谱的吸收不同； 同一性质染料，色系不同及染料使用

6、量不同，对紫外屏蔽性能不同，颜色越深，紫外吸收越多。 非抗紫外后整理-附带增强抗紫外性能 织物厚度增加；孔隙率减小；整理剂本身可能的作用 湿度-织物含水时散射减少 含湿率越高，防紫外能力越低普通衣料对紫外线的遮蔽率一般在50%左右，未整理普通纤维主要通过吸收对紫外线起到阻隔作用，远远达不到防护要求第2节 抗紫外整理剂2.1抗紫外机理透过率+反射率+吸收率100%反射和吸收率增大，透过率减少，紫外线的防护性好。抗紫外线整理：主要通过抗紫外整理剂来增强纺织品吸收或反射紫外线的能力。抗紫外织物：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屏蔽剂反射选择性吸收并将其能量转换

7、成低能而释放。 2.2抗紫外整理剂的种类常用的抗紫外线整理剂分无机和有机两大类。2.2.1无机类抗紫外线整理剂常用的抗紫外线整理剂大多是金属、金属氧化物及其盐类，也称紫外线屏蔽剂。如Ti02、ZnO、Al2O3、高岭土、滑石粉、炭黑、氧化铁、氧化亚铅和CaCO3等。1、机理: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。2、特点：与有机紫外线屏蔽剂相比，整个过程无能量的转换发生。不同的无机物对不同波段紫外线的有效反射能力也有所不同。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。使用时，要求先制成纳米级的超细粒子,并要求降低粒子的表面活性,

8、技术比较复杂 。2.2.2有机类抗紫外线整理剂,也称紫外线吸收剂1、机理：主要是吸收紫外线并进行能量转换，将紫外线变成低能量的热能或波长较长的电磁波，从而达到防紫外辐射的目的。2、结构特点：分子结构上大多有连接于芳香族衍生物上的吸收波长小于400nm的发色基团 (如C=N，N=N，N=0，C=0等)和助色基团(如-NH2，-OH，-S03H，-C00H等)。发色基团：能导致化合物在紫外及可见光区产生吸收的基团，不论是否显出颜色都称为发色基团。助色基团：具有将生色基团的吸收峰移向长波并增加其强度的作用的基团，其本身在紫外线区不产生吸收峰，它还能使色原体（即含有生色基团的有机化合物）变成染料或加深

9、其颜色。能强烈地、选择性地吸收高能量的紫外线，吸收光能后发生激化（发生光物理过程和或光化学反应），激化态能量能有效地通过非辐射消散而降低，将紫外线能量转化为其他能量形式（热能、荧光、磷光）。将吸收的能量以无害的热能或无害的波长较长的低辐射能量释放出来，本身结构不发生变化，避免损害皮肤和防止高分子聚合物因吸收紫外线能量而发生分解。物质受光作用，首先生成激发态分子，当分子吸收光量子后，分子由激发态 激发成最低激发单线态 或更高激发的单线态 。被激发的分子又可能通过三种途径回到基态。3、种类（1）苯酮类化合物 （2）苯并三唑类（3）有机镍聚合物前几种都是通过分子本身结构变化(光化学反应)来消散能量，

10、而有机镍聚合物则通过分子间的能量转移(光物理过程)来消散能量。 当紫外线照射到有机镍聚合物上时，高分子聚合物被激发成为激发态，有机镍聚合物与它作用，使激发态回到基态，把紫外线能量转化为低能量的光谱散发，而不致使其破坏，保护高分子不被破坏。有屏蔽功能，主要的目的往往是提高染色的耐光牢度，但往往离子有颜色，使用有局限性。 双(3,5-二叔丁基-4-羟基)苄基磷酸单乙酯 N,N-二正丁基二硫代氨基甲酸镍)（4）水杨酸类化合物（5）三嗪类P132（6）取代丙烯腈类3 抗紫外线纺织品生产 31抗紫外线整理剂的使用特点3.1.1. 紫外线屏蔽剂几乎不溶于水， 非水溶剂：操作不便，污染环境 乳化处理：屏蔽剂

11、均匀分散于水相中，并能较稳定保持紫外线屏蔽作用； 改变分子结构：赋予屏蔽剂水溶性，但母体分子结构小，影响整理剂牢度，成本提高。3.1.2.两类整理剂配合使用 单独使用，或两者配合使用。 不同的有机遮蔽剂，其吸收紫外线的波段不同。 实际生产加工中，经常是两类整理剂配合使用。32、抗紫外线辐射整理3.2.1.高温高压吸尽法（染色同浴法加工） 类似于涤纶的高温高压染色。 涤纶用紫外吸收剂具有疏水性，它们的分子结构和分散染料很接近,对涤纶有一定的亲和力，在高温高压的条件下可以进入纤维内部并固着。 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。 如P135 

12、3.2.2. 常压吸尽法（单独吸尽法加工） 常压下用于棉、麻、羊毛、蚕丝等天然纤维类织物的抗紫外整理。对涤纶织物不太适合，成本较高。水溶性紫外线吸收剂,如二苯甲酮类, 分子中有多个羟基,对棉和其它天然纤维具有较好吸附力。 水溶性紫外吸收剂，如2-苯基苯并咪唑-5-磺酸，也叫做紫外线吸收剂UV-T，有磺酸基，可与酸性染料、金属络合染料等阴离子染料同浴用于羊毛、蚕丝和锦纶的染色，溶液PH小于等电点时，紫外吸收剂和阴离子型染料均能依靠静电引力吸附在纤维上。   遮蔽剂分子能与纤维大分子或交联剂反应。 技术的关键：遮蔽剂与纺织纤维牢固结合。 浸渍可以在染色设备上实施， 浸渍加工对产

13、品的手感影响不大。3.2.3 浸轧法 各种织物均适用。 大多紫外线屏蔽剂对棉、麻等天然纤维缺乏亲和力，不用吸尽法。与树脂（或粘合剂）同浴 分散液中的无机散射剂除能在纤维上有一定量的吸附外，还能依靠添加的粘合剂粘合在织物上。   浸轧液组成：紫外线屏蔽剂、树脂、柔软剂等 经烘干和/或热处理后，织物孔眼易被覆盖，影响整理织物的风格、吸水性和透气性。 水溶性的紫外吸收剂能在亲水性纤维上发生吸着。 不溶性的紫外吸收剂分散液中的紫外吸收剂也能在高温下在疏水性纤维上发生吸着。 3.2.4. 涂层法 多是高折射的无机化合物。 颗粒大小、添加剂浓度及涂层厚度对防护效果有显著影响。 涂层剂中

14、加入适量屏蔽剂,用涂布器在织物表面进行精密细涂层, 经烘干和必要的热处理,在织物表面形成一层薄膜。 可以在涂层机或圆网印花机上实施。 可能会影响产品的手感、耐洗牢度及原有的风格。 纤维种类适用性广,处理成本低,应用技术和设备要求不高。 整理工艺与织物种类和最终用途有关。 夏季服装面料-柔软性和舒适性，采用吸尽法或浸轧法施加紫外线吸收剂； 装饰、家用或产业用纺织品：强调功能性，可选用涂层法； 混纺织物：吸尽法和浸轧法对纤维性能、织物风格、吸湿(水)性和强力影响较小，还可与其他功能性整理同浴进行。3.2.5. 微胶囊技术和印花法  通过微胶囊技术将整理剂注入胶囊内,使服装在服用过程中受到

15、摩擦使胶囊外层破裂, 达到缓释的效果。微胶囊：缓释吸收剂，达到长效防紫外目的。若胶囊内加入光敏变色晶体使织物获得变色功能, 既增加美感,还增强抗紫外线的功能。 印花法：为提高印花织物的耐光牢度，将抗紫外线整理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。如汽车内装饰织物3.2.6. 溶胶-凝胶技术一般屏蔽剂的耐洗牢度都比较差。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, 能极大地改善耐洗牢度,同时增强抗紫外线性能。4. 抗紫外线纤维1.特点：能够将紫外线整理剂均匀分布在相应的纤维上，纤维抗紫外线功能稳定、持久。2、共混纺丝：直接共

16、混纺丝和切片共混纺丝3、复合纺丝：皮芯结构；芯层含紫外屏蔽；皮层-常规聚合物材料4、共聚将紫外线吸收剂与成纤高聚物的单体共聚、纺丝5.织物抗紫外性能评价  织物抗紫外线性能的测量标准有许多:澳大利亚和新西兰的AS/NZS4399;中国的GB/T18830-2002;美国的AATCC183-1998、ASTM草案D1965;英国的BS7914-1998、BS7949-1999等.5.1、紫外线透过率T（%）的测试5.1.1、定义：有试样时透过的紫外线辐射强度与无试样时透过的紫外线辐射强度之比。5.1.2、基本原理与直接测试方法：紫外光源：中波段紫外线（其中主峰波长为297nm

17、）紫外接受传感器分别测试有试样及无试样时紫外光的辐射强度，计算试样阻断紫外光的能力。5.1.3、计算：T = I0 / I1 ×100式中： I0无试样遮盖时紫外线辐射强度I1有试样遮盖时紫外线透过辐射强度。5.1.4.其他测试方法:（1）紫外线光度计法辐射源：紫外分光光度计，波长范围(280400nm) 积分球：收集透过织物的各个方向上的辐射通量，计算：紫外线透射比。紫外线透射比越小，表明织物阻隔紫外线效果越好。分光光度计法可检测各个不同波长下的透射比  1.UVR波长区域平均法    通过紫外线分光光度计测定紫外线波长区域内,试样

18、紫外线透过率的平均值,然后求出遮蔽率,遮蔽率(%)=(1-透过率)×100。2.UVR特定波长平均法  通过紫外线分光光度计测定试样在若干有代表性的特定波长内的紫外线透过率,然后计算出上述测定值的平均透过率,再求出遮蔽率。该方法精度较高, 在研究过程中采用分光光度计来测试的较多。但大多数织物呈半透明状,表面凹凸不平,光在织物中透过情况较复杂,除部分光被吸收外,还有光的折散和反射,折射量和反射量与单纤维的表面形态、织物组织结构和厚度密切相关,因而测出的透过率偏低。（2）积分球法 构造简单,是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层(如聚四氟乙烯、硫酸钡等),并内置多个

19、小体积光源的球形腔体和一些附件组成。光源在球壁上任意一点上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。 （3）紫外线强度累计法   将被测试样放在紫外灯和紫外线累计仪器之间,对被测试样按给定时间进行照射,测定紫外线通过试样的紫外线累计量。同时在未放试样的情况下,测定相同给定时间内紫外灯的照射累计量。公式为:UVR透过率QsQk×100% 所谓的累计并不是指时间上的累计，而是指波段上的累计。即：通过试样的光累计量QsT× 照射累计量Qk 其中，T为波长为时的光透过率。（4）照度计法   用紫外灯作光源,在照度计上加装透紫

20、外线玻璃,分别测定通过试样的累计量Qs和未放试样的情况下的照射累计量Q。透过率按以下公式计算:透过率(%)=(Qs/Q)×100%。其中所谓的累计并不是指时间上的累计,而是指在波段上的累计。  （5）褪色法  将试样覆盖于耐晒牢度标准卡上,距试样50 cm处,用紫外灯照射,测定耐晒牢度标准卡到1级变色时的时间。所用时间越长,则遮蔽效果越好。该方法无法确定纺织品通过抗紫外线整理加工后所获得的防护效果。（1）光敏色布评价方法：颜色由浅至深，抗紫外效果由好至差。（2）重氮感光纸或利用感光活性颜色由浅至深，抗紫外效果由差至好。 &#

21、160;（6）皮肤直接照射法 在同一皮肤相近部位,以一块或几块织物覆盖皮肤,用紫外线直接照射,记录和比较出现红斑的时间,并进行评定。优点是快速、简便、面广、量大。照射条件(如照射时间和部位及大小)、试样(如厚度)、实验者皮肤种类(如对紫外过敏程度)等会对结果产生一定的影响。过量的紫外线照射对实验者的身体健康有一定害处。 （7）利用感光活性的方法   利用光敏染料的感光活性对紫外线透射率进行定性和定量测试。光敏染料颜色改变程度随紫外光照射强度而变化。通过光敏染料染色基布的颜色变化就能反映紫外光照射强度。 1概述11.1太阳光谱112紫外线及其影响1第2节 抗紫外整理

22、剂32.1抗紫外机理32.2抗紫外整理剂的种类32.2.1无机类抗紫外线整理剂32.2.2有机类抗紫外线整理剂,也称紫外线吸收剂33 抗紫外线纺织品生产531抗紫外线整理剂的使用特点53.1.1. 紫外线屏蔽剂几乎不溶于水，53.1.2.两类整理剂配合使用632、抗紫外线辐射整理63.2.1.高温高压吸尽法（染色同浴法加工）63.2.2. 常压吸尽法（单独吸尽法加工）63.2.3 浸轧法63.2.4. 涂层法73.2.5. 微胶囊技术和印花法73.2.6. 溶胶-凝胶技术74. 抗紫外线纤维75.织物抗紫外性能评价85.1、紫外线透过率T（%）的测试8（1）紫外线透射比(透过率、光传播率)指有试样时的uV透射辐射通量与无试样时的uV透射辐射通量之比。另外，透射织物的紫外通量与入射到织物上紫外通量之比，通常分为长波紫外线UVA和中波紫外线UVB透射比。透射比越小越好。（2）紫外线遮挡率(阻断率、遮蔽率、屏蔽率)遮挡率=1-透射比。紫外线透射比和紫外线遮挡率，是从两个不同的角度进行描述的，但实质是相同的。用遮挡率来评价抗紫外性能更直