纺织品防紫外整理的开发现状

2006年3月 浙江纺织服装职业技术学院学报 第1期第 29 页 纺织品防紫外整理的开发现状刘桂阳 张增强摘 要：介绍了纺织品防紫外线辐射整理技术的整理机理和常用的几种生产方法，综述了防紫外整理技术发展的历史和现状，并对这种整理技术的研究现状和发展前景进行了论述。

关键词：紫外线；纤维；纺织品；整理技术中图分类号：TS195.2+9 文献标识码：B 文章编号：1671-9751(2006)01-0029-05一、防紫外整理研究的成果及现状开发防紫外纺织品兴起于上世纪90年代初期的日本，仅仅在两三年的时间内，就有数十种防紫外织物投放市场。

紫外线屏蔽剂的研究非常活跃，已经开发的有机紫外线屏蔽剂如苯并三唑类和苯酮类衍生物等和无机紫外线屏蔽剂如氧化硅、云母粉等新品种。

特别是超微细氧化锌粒子最受推崇，这种物质既能吸收紫外线又能反射紫外线。

另外，日本还开发并生产了品种繁多的防紫外线后整理织物。

采用后整理方法使用一类或两类紫外线屏蔽剂处理棉织物、棉混纺织物及其它各种纤维织成的织物。

“埃斯莫” 纤维是日本可乐丽公司开发的防紫外线纤维，它是利用无机紫外线屏蔽剂的耐热耐氧化，然后掺入聚酯母粒后纺成，这种纤维有很高的紫外线屏蔽率和热辐射遮蔽率，于1991年投放到市场，深受用户青睐。

日本东海染工的[ナウル NEW]也为纳米级的氧化锌或氧化钛类屏蔽剂。

日本提出的评价防紫外线纺织品性能的标准包括两个方面：首先是要满足紫外线透过量减少率达到不小于50%的要求；其次，根据绝对遮蔽率进行等级划分，一般分为3类:遮蔽率在90%以上者为A级，遮蔽率在80-90%者为B级，遮蔽率在50-80%者为C级。

在上世纪90年代，澳大利亚的科研人员指出：织物的“紫外线防护系数”取决于多种因素，包括织物结构、纤维种类、织物色泽、整理过程以及荧光增白剂、UVR吸收剂等添加物的存在，而且，应用时织物的性能取决于洗涤和穿着，包括拉伸和含湿情况。

使用紫外线吸收剂对织物进行整理后，服用织物的抗紫外辐射性能会大大提高；美国科研人员研究指出:织物空隙度是未染色机织物的防紫外线辐射性唯一最好的预测指标。

同时证明了纤维种类和织物厚度也是重要的影响因素。

当织物空隙度与厚度一定时，涤纶、丝绸和毛织物的防紫外辐射性要优于棉织物或粘胶织物。

经实验指出，在洗涤液中加入荧光增白剂(OBAS)可提高棉和涤/棉混纺织物的防紫外线性能，但纯涤纶或纯尼龙纤维织物除外。

防紫外线聚酯纤维是开发最早、上市最多的紫外线辐射屏蔽纤维。

具有良好防紫外线辐射功能的长丝或短纤维可以单独纺织成布，也可以和其它种类纤维纱线交织， 或将这些织物再进行抗紫外线辐射的后整理————————————收稿日期：2005－08－25作者简介：刘桂阳，男，五邑大学纺织服装系，硕士研究生 （广东 江门 529020） 张增强，男，五邑大学纺织服装系，副教授。

（广东 江门 529020）第1期第 30 页 2006年3月 等，以进一步提高其防紫外线性能。

国外在织物防紫外辐射整理技术上也不断取得进展。

Cibafast是一种紫外线辐射吸收剂。

Cibafast P具有较好的升华特性，且在波长较短的区域吸收紫外线辐射效果较好，它有显著的印花适应性；Solatex整理剂是汽巴精化公司开发的染整助剂，有CUT(用于一般树脂整理)、UVP(用于防晒防雨联合整理)、CEL(用于染色、印花和冷轧堆工艺)等；Rayosan整理剂由澳大利亚Sunsafe公司和新南威尔士大学共同研究开发。

Rayosan C桨料用于纤维素纤维和尼纶织物，Rayosan P 水液则适用于涤纶织物；防紫外线辐射屏蔽纤维还在研制和开发。

为了进一步提高织物防紫外线辐射性能，最近，通过向合成纤维聚合物中添加某些超微或纳米级无机材料粉末，经过纺丝获得具有防紫外线功能的纤维，已成为流行的屏蔽纤维制造方法。

国外正在加速研究紫外线吸收剂，不断提高整理技术。

我国从上世纪90年代中期也开始了防紫外线纺织品的研究开发工作。

北京纺织研究所开展了可溶性光敏还原染料对抗紫外线整理织物的测定；北京服装学院研制了一种简捷快速测定防紫外线织物整理效果的方法；上海工程技术大学等几家单位研制和应用抗紫外线整理剂，对纯棉、涤棉混纺织物等进行整理加工，大大提高了这些织物的防紫外线辐射性能；国内一些著名大型化纤厂成功研制开发了防紫外线涤纶长丝与短纤等屏蔽纤维；我国厦门华普高技术产业有限公司开发的纳米级陶瓷棉纺织品，同时具有抗紫外线，抗菌及远红外保温功能；上海交通大学科研人员于2004年2月13日完成的纳米氧化钛(TiO 2) 抗紫外纤维研制项目，该项目采用纳米氧化钛与聚酯原位聚合方法制备纳米TiO 2／聚酯复合材料，实现纳米颗粒在高聚物中的纳米级分散，织物的紫外线屏蔽指数大于50，在280-400波段紫外线屏蔽率大于95%，紫外线透过率小于3%。

二、抗紫外线机理纺织品对紫外线防护的机理，分为反射和吸收两种。

普通纤维主要通过吸收对紫外线起到阻隔作用。

抗紫外线织物，主要是用屏蔽剂对纤维或织物进行防紫外线处理，来增强纺织品吸收或反射紫外线的能力。

常用的紫外线屏蔽剂有无机和有机两大类。

无机类紫外线屏蔽剂，主要作用是对紫外线进行反射。

一般是利用不具活性的陶瓷、金属氧化物等细小颗粒与纤维或织物结合，达到增加织物表面对紫外线反射和散射的作用。

此类屏蔽剂主要有氧化锌、二氧化钛、氧化铁、滑石粉等，其中氧化锌、二氧化钛效果较好（如表1）。

这些无机物一般是不具有色泽的微粒子,它们都具有较高的折射率。

其中二氧化钛、氧化锌的紫外线透射率较低,较为常用。

当这些无机紫外线屏蔽剂被导入织物内,与纤维或织物结合时,就利用其在纤维与粒子间的界面折射率大,对入射的紫外线的波长区域具有良好的折射性,起到防止紫外线透过的效果。

屏蔽剂颗粒直径范围通常在—～0.01um(λ为紫外波长)。

随着纳米科技的发展，人们发现在纳米级尺度范围，某些物质的磁、光、声、电等性质将发生显著变化，出现小尺寸效应、界面效应、量子尺寸效应等。

研究表明，当氧化锌、二氧化钛等紫外线辐射屏蔽剂达到纳米级尺寸时，出现优异的光吸收特性，能大量吸收紫外线，具有优良的紫外线屏蔽作用。

颗粒越细，抗紫外效果越好，对织物手感的影响也越小。

刘桂阳等：纺织品防紫外整理的开发现状λ22006年3月 浙江纺织服装职业技术学院学报 第1期第 31 页有机紫外线屏蔽剂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=O,C=O等)和助色基团(如-NH2,-OH,-SO3H,-COOH等),它们能强烈地、有选择性地吸收高能量的紫外线,发生光物理过程或光化学反应,将紫外线能量转化为其他的能量形式而起到防紫外线的作用。

光物理过程主要对紫外线进行吸收,使之转变为热能或波长较短的电磁波,达到防护效果。

常用的有:水杨酸类、苯酮类、苯并三唑类、氰基丙烯酸酯类和三嗪类等（如表2）。

有机类紫外线屏蔽剂对产品寿命、生态环境及产品性能(如织物白度、色牢度、手感、透气、吸湿等)有一定影响。

在选用时,应首先考虑无毒、安全、同时尽量降低对织物性能的影响。

表2 常用有机化合物吸收紫外线情况有机化合物 有效吸收波长/nm 水杨酸系苯基水杨酸酯 290—330P-tert-对丁苯水杨酸酯 290—330p-辛基水杨酸酯 290—330二苯甲酮系2、4-羟基二笨甲酮 280—3402-羟基-4-甲氧基二苯甲酮 280—3402、2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮 270—380苯并三唑系2-（2’-羟基-3’-tert-兰色-5’-甲基苯基）-5-苯并三唑 270—3702-（2’-羟基-3’-tert-甲基苯基）苯并三唑 270—380氰基丙烯酸酯类-乙基-2’-氰基-3-联苯丙烯酸酯 270—350三嗪类 300—380三、整理加工技术（一）防紫外纤维的整理技术各种纺织纤维本身对紫外线都有一定的吸收，吸收能力与纤维的成分密切相关。

羊毛、涤纶等纤维，由于分子结构中含有苯环和芳香族氨基酸，对小于300nm的紫外线有较强的吸收能力，本身具有一定的防护作用；棉、粘胶、锦纶、腈纶等纤维分子对紫外线的吸收能力差，防护作用小；蚕丝的防护性能介于以上两类纤维之间。

资料表明，在夏季强烈的紫外线辐射下，仅仅利用纤维本身对紫外线进行防护显然是不够的。

特别是当服装面料为轻薄透气的情况下，紫外线防护效果更为减弱。

由目前的研究可以看出,紫外线防护系数（UPF）受到纤维基质、织物组织、厚度、单重、孔隙率和TiO2(一种陶瓷微粉)等综合因素的影响。

总的说来,毛织物的UPF好于棉织物和真丝织物。

成纤聚合物与紫外线屏蔽剂的共混技术是目前生产抗紫外纤维的主要方法。

该方法只适用于化学纤维，它的优点是能够将紫外线屏蔽剂均匀分布在相应的纤维上，纤维抗紫外性能稳定、持久。

但是要求添加的金属氧化物粉体的分散度必须符合纺丝工艺的要求，不影响其可纺性；且成品纤维的物理机械性能和染色性能不下降。

应用共混技术制备抗紫外纤维有两种途径：一种是预先制备高含量的紫外线屏蔽剂的母粒，而后进行共混纺丝；另一种则是在聚合时添加紫外线屏蔽剂，通过优化聚合工艺条件，合成抗紫外改性树脂直接进行纺丝。

第1期第 32 页 2006年3月1、共混纺丝法生产抗紫外纤维将紫外线屏蔽剂、分散剂、热稳定剂等助剂与载体混合，经熔融挤出、切粒、干燥等工序制成抗紫外母粒，将母粒按一定的添加剂加到切片中，通过混合、纺丝、拉伸等工序制得抗紫外纤维。

母粒法生产抗紫外纤维的优点是灵活性大，添加量高（可达10％以上），但添加的抗紫外屏蔽剂仅仅是一次分散，故分散均匀性差，从而将影响可纺性和产品的抗紫外性能。

2、改性树脂法生产抗紫外纤维在聚合过程中，添加紫外线屏蔽剂，合成抗紫外改性树脂，改性树脂经过干燥、纺丝、拉伸等工序制得抗紫外纤维。

以生产抗紫外聚酯长丝FDY为例，工艺过程如下：（1）抗紫外改性树脂合成改性树脂的合成可采用直接酯化法或酯交换法。

A、直接酯化法：按配料比PTA:EG=1:2(mol 比)，将PTA与预先细化分散的紫外线屏蔽剂的EG浆液投入到反应釜中，酯化结束后，加入缩聚催化剂和热稳定剂进行缩聚，等到缩聚物的特性粘度达到一定要求时，进行铸带、切粒、制成一定规格的抗紫外PET切片。

B、酯交换法：按配料比DMT:EG=1:2(mol 比)，将DMT和酯交换催化剂以及预先细化分散的含紫外线屏蔽剂的EG浆液投入反应釜中，酯交换完成后，加入缩聚催化剂和热稳定剂进行缩聚、铸带、切粒，制成一定规格的抗紫外PET 切片。

（2）纺丝及后加工纺丝及后加工工艺流程为：抗紫外改性树脂→预结晶干燥→熔融挤出→预过滤→纺丝→侧吹风冷却→上油集束→热辊拉伸→卷绕→FDY改性树脂法生产抗紫外纤维，由于抗紫外屏蔽剂在生产过程中经历了聚合、纺丝的两次分散，故其分散均匀性好，可纺性好，成品纤维抗紫外性能优异。