抗紫外线纺织品纤维

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；
东华大学自主研发的功能杂化材料做成的衣服可以屏蔽掉99.7%的紫 外线,紫外线防护系数达50以上;
32
22.7
空白棉织物水热处理 33.2 25.3
整理后织物
12.6
1.2
平均 UPF
3.8
3.6 47.8
UPF等级
0 0 45+
表6 整理前后棉织物水洗后的平均紫外线透过率和平均UPF
样品
平均紫外线透过率
UVA
UVB
平均UPF
UPF等级
未整理棉织物
32
22.7
3.8
0
未整理棉织物水洗10次 14.2 14.2
1
三嗪类 280nm～380nm 吸收能力强，与高聚物相容性差
3
1
3
精品课件
13
2 抗紫外线整理剂：发展历程3
1 ➢纳米型抗紫外线整理剂（研究热点）（吸收与反射）
3
纳米材料，如纳米TiO２、纳米ZnO、碳纳米管等
优点：与一般紫外线屏蔽剂相比，纳米紫外线屏蔽剂
1
更易于材料结合，粒度小，对可见光反射率低， 透明度高，对织物风格影响较小
1
应用：遮阳伞、帐篷等，少用于服装面料
3
精品课件
11
2 抗紫外线整理剂：发展历程2
1 ➢吸收型抗紫外线整理剂（研究重点）
有机化合物，如苯丙三唑类、三嗪类、二苯甲酮类、有机镍类等
3
优点：质量稳定，经整理后织物物理性能和风格影响比较小
1
缺点：吸收范围窄、整理后织物易泛黄、应用范围有限
3
应用：多用于棉、麻、丝等织物的后整理
通过空气,将整理剂在水或其他溶液中的浓溶液或悬浮液膨胀转化成
2
泡沫,然后通过涂刮使得泡沫扩散到被加工织物的表面并渗透入织物 内部,保证在最小给湿量条件下化学药剂的均匀分布。
1
纳米光触媒：指在光照下,自身不发生化学变化,却可以促进化学反应
2 的物质,其功能就象光合作用中的叶绿素。根据纺织品抗紫外线机理,
锦纶 25.13 22.24 -11.5 22.18 -11.7
3
棉 4.07 2.38 -41.5 2.35 -42.3
粘胶 5.95 4.43 -25.5 4.48 -24.7
2 贮麻 3.55 2.36
丝 7.57 3.83
-33.5 -49.4
2.17 3.93
-38.9 -48.1
3
资料来源：付世伟，《常用织物干湿状态下抗紫外线性能比较》
种化纤，其产品适用于户外休闲家具，经过加工可以制作成户外地
毯、遮阳窗帘、餐垫等。 精品课件
19
3 整理工艺-抗紫外线整理
➢微胶囊技术
1
定义：微胶囊是用天然的或合成的高分子聚合物壁壳包裹气态，液
态或固态芯材的微型容器。
2
机理：紫外线吸收剂位于胶囊内，通过浸渍法等方法将其附着在织
物上，在服用过程中胶囊外层受摩擦破裂，达到抗紫外线整理剂缓
精品课件
手感发硬，透气 性差，穿着有闷 热感
产业用装饰
用纺织品
18
表4 耐气候性防紫外线涂层
种类
特点
防水效果
防紫外线稳定剂
1
PU（白胶 增加手感，防风， 、银胶、 有垂感，银胶易脱 珠光等） 落
防水，可用于涤纶， 锦纶等
UV—196等
2
PA（白胶 、银胶、 珠光）
手感丰满，有弹性 ，表面有膜感，银 胶层易脱落
精品课件
22
纳米复合壳结构涂层法
➢抗紫外无机纳米颗粒作为核壳结构的核被包裹起来。 ➢以化学键和棉纤维结合，结合牢度好。
✓具有很好的结合牢度，50 次水洗后 UPF 值仍可达
194.3 ；
精品课件
✓不足：整理工艺复杂，不适合大规模应用。。
23
3 整理工艺-抗紫外线整理
➢溶胶凝胶法
1
定义：金属烷氧基化合物作为前驱物在温和条件下水解缩合成溶胶, 经溶剂挥发或加热处理使溶胶转化为网状结构的氧化物凝胶的过程。
精品课件
8
2 抗紫外线防护机理
➢紫外线以任何方式透过织物。
1
反射
无机紫外线屏蔽剂
3
抗紫外线
防护机理
1
吸收
有机紫外线吸收剂
3
1
➢紫外线被织物纤维表面反射回到入射侧；
➢紫外线被织物吸收；
3
精品课件
9
2 抗紫外线整理剂：发展历程
1 纳米型抗紫外线屏蔽剂
3
1
3
1 反射型抗紫外线屏蔽剂
3
反射
精品课件
吸收型抗紫外线整理剂
10
2 抗紫外线整理剂：发展历程1
1 ➢反射型抗紫外线整理剂
金属或金属氧化物及盐类，如TiO２、ZnO、AlO２、高岭土、
3
滑石粉、炭黑、氧化铁、氧化亚铅和CaCO3等
1
优点：无毒、无味、无刺激性、热稳定性好、不分解、不挥发， 吸收范围广，对波长310~400纳米的紫外线反射率高达95%以
3
缺点：透气性、手感、耐洗性差，色泽、牢度及白度下降
5.9
0
整理后棉织物未水洗 12.6
1.2
47.8
45
整理后棉织物水洗1次 6.4
0.96
67.5
50+
整理后棉织物水洗5次 4.7
0.89 77.2
51+
整理后棉织物水洗10次 精3品.课9件 0.82
85.5
50+
25
3 整理工艺-抗紫外线整理
➢其他方法
1 泡沫整理法：采用尽可能多的空气来取代配制整理液时所需要的水,
日东纺织 坦西雅音 用有机紫外线吸收剂对棉、棉麻和棉涤织物进行整理
大和纺织 利恩兹
用有机紫外线吸收剂对棉织物进行整理
三菱人造丝 桑阿米
用紫外线遮蔽剂对三醋酸纤维素织物进行整理
东洋纺织 鸠米奈司
用无机和有机紫外线遮蔽剂共同处理棉织物
日清纺织 桑西尔达
用无机和有机紫外线遮蔽剂共同处理棉织物
东丽 泰阿萨纶
2
常用TiO２、ZnO纳米溶胶处理织物。 优点：克服了无机纳米粒子易聚集、与纤维结合力弱的缺点，抗紫外
线性能显著。
1
2
1
2
图4 TiO2-SiO2精复品合课件溶胶整理前后棉织物的SEM照片
24
表5 整理前后棉织物的平均紫外线透过率和平均UPF的变化
样品
平均紫外线透过率
UVA
UVB
空白棉织物未水热处 理
2
3
2
3
主要防护对象
精品课件
5
1 基础知识—评价指标
2 紫外线防护系数（UPF）：皮肤无防护时计算出 的紫外线辐射平均效应与皮肤有织物防护时计算
3 出的紫外线辐射平均效应的比值。
2 光谱透射比（T（ λ ））: 波长为λ时，透射
辐通量与入射辐通量之比。
性评 能价 常抗 用紫 指外 标线
GB/T18830-2009：
三菱人造丝 奥波埃 把陶瓷微粉纺入聚丙烯纤维
可乐丽
埃斯莫(长丝)
纺出芯鞘纤维,以普通聚酯为鞘,含高浓度氧化锌的聚酯为 芯
尤尼奇卡 萨拉克尔 芯部含氧化锌微粒的聚酯长丝
尤尼奇卡 尤尼奇卡 东洋纺织
拉拜纳 托纳多 潘斯瓦多
用100%掺陶瓷粉的聚酯短纤纺成纱线 UV先用含陶瓷物质聚酯长丝织成织物,再用有机紫外线遮蔽 剂整理 将陶瓷微粉和有机紫外线遮蔽剂同时掺入聚酯,纺成长丝
东丽
阿罗夫托 把陶瓷微粉掺入聚酯,纺出特殊圆形截面的长丝
精品课件
29
➢国内发展现状
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;
天津石化公司研究所用陶瓷微粉研制出了抗紫外线涤纶短纤维和网络 低弹丝。
山东巨龙化工公司将紫外线吸收剂和屏蔽剂合理配合,研制成功用于 棉织物的抗紫外线整理剂;
表2 常用织物干湿态抗紫外性能
2
织物种类 （平纹）
标态下
织物平均紫外线防护系数UPF 浸酸汗渍后变化率(%)浸碱汗渍后
变化率 (%)
3 羊毛 19.96 18.11
-9.3
15.91 -20.3
腈纶 9.33 6.69
-28.3
6.28 -32.7
2 涤纶 11.28 12.79
13.3
13.40 18.8
1
缺点：加工成本高，加工路线长、技术要求高
2
主要产品：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶等
1
2
精品课件
16
图片自上而下依次为 竹炭涤纶纤维放大5000倍SEM图像 染色前后的防紫外线涤纶纤维 染色前后的普通涤纶纤维
精品课件
17
3 整理工艺-抗紫外线整理
➢常用工艺
1 方法
工艺
优点
缺点
应用
类似于织
2 1
物染色过
4 并且投放市场。这是一种把超微细氧化锌粒子掺入聚酯内再
经纺丝而成的纤维,具有很高的紫外线遮蔽率和热辐射遮蔽
5 率。
6
END
精品课件
27
表7 日本市场上部分防紫外线后整理织物
公司名称 产品商标
技术途径
龙尼奇卡 萨恩古兰
用紫外线吸收剂对棉或棉涤混纺织物进行整理
敷岛纺织 利卡嘎多
以脂肪族多元醇与纤维素纤维相交联
纳米光触媒主要作为紫外线反射剂(屏蔽剂),通过反射入射紫外线,达 到抗紫外辐射的目的。
1
2
精品课件
26
3 发展现状
➢国外发展现状--以日本市场为例
1 日本在开发防紫外线织物中一直处于国际领先地位。
2 防紫外线纤维与防紫外线后整理技术同时进入开发阶段。
1991 年,日本可乐丽公司首先开发了“埃斯莫”(ESMO)纤维
1
释效果，可长时间抵御紫外辐射。
优点：提高紫外线整理剂利用效率，延长作用时间，降低成本。
2
1
2
精品课件
20
精品课件
图 1经过浸渍处 理的棉织物
图 2经过浸渍处 理的涤纶织物
图 3经过浸渍处 理的锦纶织物
21
棉织物抗紫外线整理--环糊精包合法
➢环糊精（CD）：由于具有一个疏水性的空腔， 可包覆一些功能分子形成主-客体包合物，改 善功能分子的应用性能。 ➢特点：紫外线吸收剂与环糊精结合，不同于 直接以物理吸附作用附着在纤维表面，也具 有良好的耐久性。 ➢不足：主客体分子必须具备一定的条件才能 结合，有一定的局限性。
防水，可用于涤纶， 锦纶等
通用尼龙防紫外线 UV剂
1
PVC
色彩艳丽，经济性 好
防水，可用于涤纶、 锦纶等
UV—531等
2
PE/PP 环保，安全
防水，疏水，用于丙 纶，PE面料等
GW—770等
1
特氟龙
有透气性，应用广 泛，水洗后易失效
抗水
应用效果不稳定
2
特斯林（TEXTILENE）化纤为使用70%PVC包覆30%涤纶长丝所得特
3
缺点：纳米材料易发生团聚现象，影响整理效果
1
应用：范围广泛
3
精品课件
14
3 抗紫外线纤维及纺织品
1
整理工艺
2
功能化纤维 织物后整理
1
发展现状
纤维& 织物
Money
2
发展趋势
化纤
1
天纤
2
精品课件
15
3 整理工艺
1 ➢纤维改性功能化
方法：共混法、共聚法、复合纺丝法
2
优点：抗紫外线效果持久、耐洗涤、耐气候性好，不影响织物风格
吸尽法
程，分高 温高压和
常压吸尽
对织物风格影 响小，可与其 他功能整理同 浴进行
结合牢度低、耐 久性差
多用于夏季 服装或贴身 穿着类
法
2
浸—轧— 渗透性好，可 影响织物风格、 浸轧法 烘工艺流 与其他功能整 吸水性和透气性
程
理同浴进行 等，耐久性差
-------------
1 2
涂层法
涂层整理
方法简单、工 艺要求低
精品课件
3
1
2 3 2 3 2
4% 2% 1%
研究背景
《太阳紫外线辐射所致人类疾病报告》：
每天约有150万人因过量紫外线照射患病，
平均1小时就有1人死亡。
紫
紫
臭
外
氧
线
层
辐
破
射
坏
增
每
加
增
约
皮 肤 癌 发 病 率 增 加 约
外 线 产 品 需 求 量 大 增
加
3
精品课件
4
1 基础知识—紫外线分类
2
3
样品UPF>40， T(UVA)VA<5%
3
表1 UPF值评价标准
UPF值范围
防护效果 紫外线透过率/% UPF等级
2
15～24
较好防护
6.7～4.2
15，20
25～39
非常好的防护
4.1～2.6 25，30，35
3 40～50，50+ 非常优异的防护 精品课件
≤2.5
40，45，50，
50+
6
1 相关知识—影响因素
2
➢纤维种类及形态结构 竹浆纤维、涤纶等抗紫外线性能好，棉抗紫外线性能差
3
➢织物结构参数及含水率
织物组织结构决定了织物的孔隙率,织物越厚、越紧密,空隙率
越低,光的反射越多,防紫外辐射效果越好。
2
➢织物颜色
3
当颜色饱和度相同或相近时,深色织物较浅色织物的紫外线屏蔽 作用好。
2 ➢后整理
3
精品课件
7
1 相关知识—影响因素
抗紫外线纤维及纺织品
精品课件
防晒衣真的 防晒吗？
精品课件
1
前言
上海市消保 委工作人员
随机从市场上购买32件防紫外线服装，
14件为大型商场购买，18件为网络购买， 价格62~483元不等
1件符合国家标准要求，符合率为3.13%
精品课件
2
目录
研究背景&基础知识 抗紫外线机理&紫外线整理剂 抗紫外线纺织品及纤维
把紫外线吸收剂含浸到织物纤维内部
钟纺 纳比尤菲 用无机、有机紫外线遮蔽剂处理棉、毛、丝和化纤混纺织物
精品课件
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表8 日本市场上部分防紫外线纤维
公司名称 产品商标
技术途径
可乐丽 埃斯莫(短纤) 将氧化锌微粒掺入聚酯共混纺丝
尤尼奇卡 帝人
塞米塞利阿 纺出掺陶瓷微粉的聚酯超细纤维
菲齐澳塞萨
将含紫外线遮蔽成分的聚酯纺成特殊纤维,对其进行多次防 紫外线后整理
1
wk.baidu.com
3
精品课件
12
2 抗紫外线整理剂：发展历程3 表3 几种紫外线吸收剂特点
紫外线吸收剂 吸收波长
特点
1 二苯甲酮类 280nm～400nm 织物易泛黄，价格昂，市场上应用较少
3 水杨酸脂类
<340nm
经照射，形成二苯甲酮结构；易升华，应 用较少
苯丙三唑类 300nm～400nm 耐挥发性、耐油性好，不影响织物色泽