抗紫外線整理概要

抗紫外線整理武宗文本章主要學習內(nèi)容１、紫外線防護概述２、紫外線屏蔽原理3、常用紫外線整理劑4、紡織品防紫外線整理加工方法5、紡織品防紫外線性能評定

１紫外線防護概述1.1紫外線的特征1.2紫外線對人體的好處1.3紫外線對人體的危害1.4紫外線的分類1.5紫外線的能量1.6影響織物紫外線透過率的因素UltraViolet1.1紫外線的特征紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線同屬于電磁波,只是波長和能量不同.1.2紫外線對人體的好處太陽照射維生素D合成骨骼發(fā)育；兒童多曬太陽，防止佝僂病，身體健康；皮膚曬得又黑又紅是健康的象征等等紫外線具有殺菌消毒作用，有利于保持衛(wèi)生。過多遭遇紫外線輻射產(chǎn)生的危害有：引起急性角膜炎和結(jié)膜炎，慢性白內(nèi)障等眼疾；對皮膚造成損害，甚至誘發(fā)皮膚癌；對人體免疫系統(tǒng)造成破壞1.3紫外線對人體的危害1.4紫外線的分類及特點名稱符號波長/nm對皮膚影響近紫外線UVA315~400危險性較小，可穿過真皮層，可導致皮膚老化，占總量95%-98%。遠紫外線UVB280~315能量大，比UVA更危險，能穿過人的表皮，引起曬傷、皮膚腫瘤，占總量2%-5%。超短紫外線UVC200~280穿透力接近X和Y射線，對皮膚和眼睛都很危險，由于大氣臭氧層的吸收，無UVC可到達地面，實際生活中的電弧光可產(chǎn)生UVCE=hy，普朗克常量h=6.63×10^-34表1光的波長和能量波長/nm200300400500700800光能量/(kJ/mol)598397301238171146表2幾種典型化學鍵的離解能化學鍵O-HC-HC-CC-Cl離解能/(kJ/mol)4624133473261.5紫外線的能量1.6影響織物紫外線透過率的因素1)織物的組織和結(jié)構(gòu)：隨著織物密度、厚度和質(zhì)量增加、紫外線的透過率越小。紫外線防護性能取決于織物的覆蓋系數(shù)2)織物纖維的種類：纖維材料分子結(jié)構(gòu)影響紫外線吸取性能。與棉、粘膠、錦綸和腈綸織物相比，羊毛和滌綸的紫外線透過率較低。3)織物的顏色及顏色的深淺：很多染料的吸取帶往往延長到紫外光譜區(qū)域。一般來說，紡織品色澤越深，紫外線輻射防護性能越好。4)含濕量：濕衣物較干的衣物具有較低的紫外線透過率5)纖維形態(tài)：一般短纖維抗紫外線實力優(yōu)于長絲織物，細纖維織物優(yōu)于粗纖維織物，扁平異形化纖織物優(yōu)于圓形截面化纖，機織物優(yōu)于針織物２

紫外線屏蔽原理及方法2.1織物對紫外線的吸取與反射作用2.2抗紫外線機理2.3紫外線整理劑的分類2.3防紫外線織物生產(chǎn)方法吸收反射散射直接輻射透過太陽光2.1織物對紫外線的吸取與反射作用2.2抗紫外線機理反射作用：通過一些無機材料對紫外線的反射或散射作用，降低紫外線透過率。吸取作用：紫外線吸取劑在吸取紫外線光能量后，分子內(nèi)產(chǎn)生電子能級遷移，由基態(tài)到激發(fā)態(tài)，由于激發(fā)態(tài)處于高能量態(tài)不穩(wěn)定，電子又可能回到基態(tài)或過渡態(tài)，同時放射出較低能量的輻射能，最終以光和熱的形式釋放這些能量并復原到其原來的分子結(jié)構(gòu)。2.3紫外線整理劑分類(1)無機紫外線整理劑反射材料：包括金屬、金屬氧化及其鹽類，氧化鋅，氧化鈦，氧化硅等(2)有機紫外線吸取劑紫外線吸取劑：苯酮類化合物、苯并三唑類化合物、水楊酸類化合物、三嗪類化合物等。1）在化纖紡絲或聚合的過程中加入紫外線屏蔽劑生產(chǎn)抗紫外線纖維，再織成織物?？棺贤饩€性能更許久。2）在織物后整理加工時通過浸軋或涂層的方法賜予紡織品抗紫外線功能。接受此種方法獲得的抗紫外線功能耐水洗牢度差，且對織物風格會有確定程度的影響。2.4抗紫外線織物的制造方法3、常用紫外線整理劑紡織品紫外線吸取劑應具有的條件：⑴吸取紫外線的波長范圍要寬，吸取系數(shù)要大，盡可能吸取280~400nm，并且吸取穩(wěn)定；⑵對紡織品無光催化現(xiàn)象，不影響織物的色澤、白度和色牢度；⑶產(chǎn)品平安無毒，無刺激性等有害氣味，對人體皮膚無過敏反應；⑷與其它化學品兼容性好，具有確定的耐洗滌性能無機紫外線整理劑或屏蔽劑金屬、金屬氧化及其鹽類：氧化鋅、氧化鈦、三氧化二鋁、高嶺土、滑石粉、氧化鐵、炭黑、碳酸鈣、二氧化硅等，特點無毒、無味、熱穩(wěn)定性好、不分解、不揮發(fā)，高效平安，3.1無機紫外線整理劑3.1無機紫外線整理劑—

納米材料抗紫外線劑近來把納米技術(shù)引入到紡織中，通過添加具有紫外線屏蔽作用的納米級TiO2和ZnO來提高織物的紫外線防護性能。納米微粒的小尺寸效應、表面效應等，使材料具有特殊性能。當粒徑約為1/2波長時，對紫外線的屏蔽效果最好。3.2有機紫外線吸取劑能猛烈地、選擇性地吸取高能量的紫外線，將吸取的能量以熱能或無害的低能輻射釋放出來而消耗掉。紫外線吸取劑的光能吸取與轉(zhuǎn)化機理隨種類不同而異，從分子結(jié)構(gòu)上講，一般都具有共軛結(jié)構(gòu)和氫鍵，吸取紫外線后能轉(zhuǎn)化成熱能或熒光等。表3不同種類的紫外線吸取劑種類結(jié)構(gòu)式機理備注二苯甲酮類R，R'為烷基，烷氧基分子中的羰基與羥基能生成內(nèi)在氫鍵，構(gòu)成了一個螯合環(huán)，吸收紫外線后，發(fā)生分子的熱運動，內(nèi)在氫鍵破壞，螯合環(huán)打開，把紫外光的能量變成熱能而釋放出來。在羰基的鄰位必須含有個羥基，否則不能形成內(nèi)在氫鍵，就不能作為紫外線吸收劑。水楊酸酯類R=芳基或取代芳基也有分子內(nèi)氫鍵，但是開始時對紫外線的吸收能力較低，經(jīng)紫外線照射一定時間后，吸收能力增大，由于其在紫外線的照射下發(fā)生分子重排，形成了紫外線吸收能力強的二苯甲酮結(jié)構(gòu)，從而強化紫外線吸收能力。分子重排后生成的雙羥基二苯甲酮及其衍生物可吸收部分可見光而呈現(xiàn)黃色。X或Y=苯并三唑類吸收機理與二苯甲酮類相似對400nm的可見光不吸收，制品不會泛黃。三嗪類推測是按順反異構(gòu)化，使光的能量轉(zhuǎn)換成無害的能量而釋放出來。吸收紫外線的效果同鄰羥基的個數(shù)有關(guān)，鄰羥基個數(shù)越多，吸收紫外線的能力越強。3.2有機紫外線吸取劑缺點：運用的范圍較窄，且牢度不好；添加有機物會對人體造成危害；會帶來廢水對環(huán)境的污染問題。防紫外線整理產(chǎn)品的平安性防紫外線整理產(chǎn)品的平安性由于防紫外線整理織物以制作夏天服裝為多，因此會干脆與人體皮膚接觸。為此必需加強對抗紫外線整理劑的皮膚過敏試驗，急性毒性試驗以及致畸試驗等一系列平安檢測，以確保產(chǎn)品對人類平安，對環(huán)境友好?？棺贤饩€整理劑的選擇：紡織品要達到抗紫外線的目的，防止紫外線對人體皮膚的損害，可接受TiO2粉、陶瓷粉等反光性強的物質(zhì)對織物進行后整理加工，提高織物對紫外線的反射和散射的實力；同時利用比較平安的紫外線吸取劑，提高織物對紫外線的吸取實力。如將這兩類物質(zhì)混合后處理織物，使它們對紫外線既有反射和散射作用又具有吸取作用，從而極大地降低紫外線的透過率，獲得高質(zhì)量的抗紫外線輻射紡織品4.抗紫外線紡織品生產(chǎn)工藝1.抗紫外線纖維的生產(chǎn)2.抗紫外線紡織品的生產(chǎn)4.1抗紫外線纖維的生產(chǎn)主要指在合成纖維生產(chǎn)過程中，用共聚、共混方法等摻入紫外線屏蔽劑，再經(jīng)紡絲，使纖維具有遮擋紫外線的功能。這種方法所得到的織物效果許久且手感較好，但對處理技術(shù)要求高，成本大，且有不宜用于自然纖維及混紡時效果難以限制等弱點。主要有三種途徑。1）將紫外線屏蔽劑與成纖高聚物的單體共聚紡絲例如：在制備聚酯對苯二甲酸乙二醇酯時，添加確定量的（小于10%）4，4—二羥基二苯甲酮，用常規(guī)的干脆酯化或酯交換后縮聚的方法制得改性聚酯樹脂，經(jīng)熔融紡絲制成性能優(yōu)良的抗紫外線纖維。在聚合前將無機物（TiO2陶瓷）微粒與單體混合，聚合成無機抗紫外線粒子勻整分散的高聚物，紡絲后可得抗紫外線纖維?？棺贤饩€纖維的其它兩種生產(chǎn)方法2））無機或有機抗紫外線屏蔽劑單獨或混合運用與聚合物共混后紡絲無機或有機抗紫外線屏蔽劑單獨或混合運用。3）用浸漬或染色法附著與纖維上，適用與自然纖維和一些合成纖維。4.2抗紫外線紡織品整理方法4.2.1吸盡法4.2.2浸軋法4.2.3涂層法

4.2.4印花法

4.2.

5微膠囊技術(shù)

4.

2.6溶膠－凝膠技術(shù)4.2.1吸盡法1）高溫高壓吸盡法高溫高壓吸盡法類似于滌綸的高溫高壓染色，這是由于一些不溶或難溶于水的紫外線吸取劑，它們的分子結(jié)構(gòu)和分散染料很接近，在高溫高壓的條件下可以進入纖維內(nèi)部而固著。高溫高壓吸盡法適合于滌綸，錦綸等合纖織物，此法比較多的接受分散染料染色與抗紫外輻射整理同浴進行。例如：染浴組成：分散染料x分散劑3g/L硫酸銨3g/L紫外線吸取劑2-4%工藝流程：60℃起先，以2℃/min的升溫速度至130℃，保溫60min,再經(jīng)降溫、還原清洗、水洗烘干等。4.2.1吸盡法2）常壓吸盡法常壓吸盡法則主要適合于棉，麻，羊毛，蠶絲等自然纖維類織物的抗紫外整理。常壓吸盡法須選用水溶性的紫外線吸取劑，如一些二苯甲酮類的水溶性紫外線吸取劑的分子結(jié)構(gòu)中有多個羥基，對棉及其它自然纖維有較好的吸附實力；還可以利用一些水溶性紫外線吸取劑帶有磺酸基團，可與酸性染料、金屬絡合染料一起同浴用于羊毛、蠶絲和錦綸的染色。因此可以在常壓下被用于此類織物抗紫外整理，pH值在等電點以下，紫外線吸取劑和染料可以靠電荷引力被纖維吸附，實現(xiàn)在常壓下上染纖維。4.2.2浸軋法由于紫外線屏蔽劑大多不溶于水，又對棉，麻等自然纖維缺乏親和力，因此不適合用吸盡法，而接受與樹脂同浴，將屏蔽劑固著在織物表面。浸軋液由紫外線屏蔽劑，樹脂，松軟劑等組成。但經(jīng)加熱處理后，織物上孔眼易被樹脂覆蓋，會影響整理織物的風格，吸水性和透氣性。4.2.3涂層法一般在涂層劑中加入適量紫外線屏蔽劑，用涂布器在織物表面進行精密細涂層，然后經(jīng)烘干及必要的熱處理，在織物表面形成一層薄膜。這類方法雖使耐洗牢度及手感受到影響，但對纖維種類的適應性廣，處理成本低，對應用的技術(shù)和設(shè)備要求不高。涂層法運用的紫外線屏蔽劑，大多是一些高折射的無機化合物。4.2.4印花法印花法就是將紫外線屏蔽劑或吸取劑調(diào)制在印花色漿中，印制后，接受氣蒸處理固著在織物上，此方法適合于對紫外線屏蔽要求不是很高的織物。在印花色漿中添加紫外線吸取劑有助于提高印花圖案的耐曬牢度。

4.2.5微膠囊技術(shù)微膠囊技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域，它是一種特殊的包裝形式，膠囊內(nèi)的物質(zhì)可以是固體微粒，也可以是液滴或氣泡?？蓪⒖棺贤饩€整理劑注入膠囊內(nèi)，并通過粘合劑或交聯(lián)劑將微膠囊固著在織物上，達到抗紫外線的整理劑緩釋的效果，達到長效防紫外線輻射的效果。4.2.6溶膠－凝膠技術(shù)一般的屏蔽劑耐洗牢度都比較差，作為一種多用途的新工藝，溶膠凝膠技術(shù)可在織物表面涂敷一層透亮的金屬氧化物薄膜，極大的改善了耐洗牢度，同時抗紫外線性能優(yōu)良。5織物防紫外線性能評價1紫外線透過率測試方法2其它防紫外線性能測試方法3國內(nèi)外相關(guān)標準4織物抗紫外線評價指標5GB/T18830-2002(紡織品防紫外線性能的評定)介紹5.1織物紫外線透過率測試方法1）標準檢測方法2）紫外線分光光度計法3)紫外線透過率曲線4）紫外線強度累計法5）皮膚干脆照射法6）利用感光活性的方法1）織物紫外線透過率標準檢測方法GB/T17032-1997(織物紫外線透過率的試驗方法）紫外光源接受中波段紫外線（主峰297nm),檢測器響應波長：290-320nmT=I1/I0x100%

T:紫外線透過率I1:樣品吸取后的紫外線透射量I2:沒有放置樣品時的紫外線輻射量

2）紫外線分光光度計法該法接受積分球式紫外分光光度計，測試紡織品的紫外線透射率.(1)波長區(qū)域平均法：即通過紫外線分光光度計測定紫外線波長區(qū)域內(nèi)（200-400nm）試樣紫外線透過率的平均值，而后可求出遮擋率。遮擋率=(1-透過率)×100％(2)特定波長平均法：即通過紫外線分光光度計測定試樣在若干有代表性的特定波長內(nèi)的紫外線透過率，然后計算出上述測定值的平均透過率，再求出遮擋率。測試原理

紫外線輻射源為測試供應足夠且穩(wěn)定的紫外線輻射能量。單色儀將輻射源的紫外線輻射能量色散，以便進行光譜測量。積分球可計算出由樣品出射的全部方向(直射和漫射)的光譜輻射通量。探測器為光電倍增管組成，將信號經(jīng)放大和處理后，輸入計算機，進行信號的最終處理。用紫外線分光光度計測定各種抗紫外線試樣的分光透過率曲線，可以推斷各波長的透過率，并可用面積比求出某一紫外線區(qū)域的平均透過率，評價防護效果。該方法精度較高。在探討過程中較多接受分光光度計來測試。該法也有不完善之處，因為大多數(shù)織物呈半透亮狀，表面凹凸不平，因此光在織物中透過狀況較困難。3)紫外線透過率曲線4）紫外線強度累計法將被測試樣放在紫外燈和紫外線累計儀器之間，對被測試樣按給定時間進行照射，測定紫外線通過試樣的紫外線累計量Qs(J／cm2)。同時在未放試樣的狀況下，測定相同給定時間內(nèi)紫外燈的照射累計量Qk(J／cm2)。

UV透過率=(Qs／Qk)xl00％。5.2其它防紫外線評價方法皮膚干脆照射法在同一皮膚相近部位，以一塊或幾塊織物覆蓋皮膚，用紫外線干脆照射，記錄和比較出現(xiàn)紅斑的時間，并進行評定。這種方法也有不完善之處，如地理條件、氣和順濕度對試驗結(jié)果有影響；紫外線輻射的強度、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和時間持續(xù)性等均難以駕馭，甚至無法限制，所以目前大多接受人工模擬光源。此外，照射條件、試樣、試驗者皮膚種類等差異也會對結(jié)果產(chǎn)生確定的影響。而且過量的紫外線照射有害于試驗者的身體健康。利用感光活性的方法利用光敏染料的感光活性，對紫外線透射率進行定性和定量測試。光敏染料顏色變更程度隨紫外光照射強度的變更而變更。這樣，通過光敏染料染色基布的顏色變更就能反映紫外光照射強度。5.3紡織品紫外線防護性能評定織物抗紫外線性能通常以UPF和UVA透射比兩項指標來綜合評定：

1）UPF——UPF是英文UltravioletProtectionFactor的簡稱，即紫外線防護系數(shù)。皮膚無防護時計算出的紫外線輻射平均效應與皮膚有織物防護時計算出的紫外線輻射平均效應的比值。它是目前國內(nèi)外較多運用的評價織物抗紫外線性能的指標。

2）UVA透射比——有試樣時長波紫外線透射輻射通量與無試樣時長波紫外線透輻射通量之比。

5.4國內(nèi)外相關(guān)的標準（1）澳大利亞/新西蘭標準AS/NZS4399-1996日光防護服評定和分級；（2）美國標準AATCC183-1998紫外線透過織物的透射比和阻截率試驗方法；（3）英國標準BS7914-1998紫外線透過織物的穿透性試驗方法；（4）歐盟標準PrEN13758-2001紡織品日光紫外線防護性能；

(5)GB/T18830-2002紡織品防紫外線性能的評定（5）中國標準GB/T17032-1997紡織品織物紫外線透過率的試驗方法。5.5GB/T18830-2002紡織品防紫外線性能的評定2003年2月1日起先實施。標準號為：GB/T18830-2002

依據(jù)GB/T18830-2002要求，防紫外線產(chǎn)品必需是UPF值大于30，并且UVA的透過率小于5%。

（1）假如UPF的測定值大于30，并且UVA的透過率小于5%，標識為：30+

（2）假如UPF的測定值大于50，并且UVA的透過率小于5%，標識為：50+

《紡織品防紫外線性能的評定》國家標準是舉薦性標準，而不是強制性標準，企業(yè)可以依據(jù)自身的實際狀況選擇是否生產(chǎn)防紫外線產(chǎn)品，但假如產(chǎn)品稱為“防紫外線產(chǎn)品”，就必需遵循這個標準。

表2UPF的數(shù)值及防護等級紫外線防護系數(shù)、透射比的計算公式相關(guān)名詞說明日光輻照度E(λ)solarirradianceE(λ)

在地球表面所接受到的太陽發(fā)出的單位面積和單位波長的能量，以W·m-2·nm-1表示。在地球表面測得的UVR光譜是290nm～400nm。3.6紅斑erythema由各種各樣的物理或化學作用引起的皮膚變紅。3.7紅斑作用光譜ε(λ)erythemaactionspectrumε(λ)

與波長為λ相關(guān)的紅斑輻射效應。3.8光譜透射比T(λ)spectraltransmittanceT(λ)

波長為λ時,透射輻通量與入射輻通量之比。結(jié)語：抗紫外線輻射整理的前景展望1.面對越來越嚴峻的環(huán)境問題，人們除了起先重視環(huán)境的疼惜外也更加留意對自身的防護，抗紫外線紡織品同其它防護用品一樣受到人們的關(guān)注?，F(xiàn)代的女士特殊留意對