防紫外线纺织品概述

第4期(总第144期)化纤与纺织技术

2009No .42009年12月

Che m ica l Fiber &Textile Technology

D ec .2009

收稿日期:2009-09-02

作者简介:徐杰(1985-),男,河南商丘人,在读硕士研究生。主要研究方向为纺织新产品与新工艺的开发。

综述与专论

文章编号:1672-500X(2009)04-0026-05

防紫外线纺织品概述

徐 杰

(五邑大学,广东江门529020)

摘 要:近年来经济快速增长,人们生活水平逐步提高,人们越来越重视自身的健康,一大批保健的功能性纺织品在市场上很走俏,其中包括防紫外线纺织品等。本文主要对防紫外线纺织品的防护机理、影响因素、制造方法、测试方法及应用前景作了简要的概述。

关键词:防紫外线;纺织品;机理;影响因素;制造方法;测试方法;前景中图分类号:TS1 文献标识码:A

1 前言

近年来,由于大量的氟利昂等含卤素化合物的排放,导致臭氧层被破坏,出现臭氧层空洞,

到达地球的紫外线量增加,致使人类皮肤癌的发病率成倍的增长。据国家气象中心提供的报告显示,1979年以来中国大气臭氧层总量逐年减少,至1999年臭氧层减少了14%,而臭氧层每递减1%,皮肤癌的发病率就会上升3%。防紫外线纺织品的开发最早出现在国外,始于20世纪90年代,其中的佼佼者当属日本。最近几年,国内的防紫外线纺织品也可谓是蓬勃发展,目前在上

海、天津等地的许多公司已开发出具有优异防紫外线功能的纤维和织物。防紫外线纺织品的发展

方向是提高其质量和技术含量,使其不仅具有防紫外线作用,而且看起来要美观,穿起来要舒适

[1~3]

。

2 紫外线辐射及评定参数

紫外线约占全部光线的6%,主要由长波紫外线UV A (315~400n m )、中波紫外线UVB(280~315nm)和短波紫外线UVC(100~280nm )三部分组成。如表1所示。

表1 UV 射线对人类皮肤的作用

射线类型波长/n m 作 用

UVC 射线100~280含有的能量最多,但不能到达地面,因为它可以被臭氧层完全吸收。

UVB 射线280~315长时间辐射可导致皮肤变成棕褐色,引起红斑疹,严重的可灼伤皮肤,增加癌变的风险。

UVA 射线

315~400

制造维生素D ,直接导致皮肤变褐色,还可以进入到皮肤深层的真皮部分,引起皮肤过早老化。

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一方面,阳光中的紫外线对人是有好处的,

它可以促进维生素D的形成,促进骨骼发育,消

毒杀菌,偶尔可以治疗某些皮肤病;另一方面,

紫外线对人是有害的,它可以损害细胞,并引起

皮肤发炎,最明显的后果就是晒伤皮肤,出现红

斑疹。UVA和UVB除了伤害细胞,还能引起人

类皮肤和眼睛中遗传物质的改变,最严重的后果

就是引发皮肤癌。这是因为紫外线能破坏脱氧核

糖核酸(D NA),使D NA携带的遗传信息不能被

完全准确的翻译出来,最后导致控制细胞分裂的

基因发生突变,细胞变性,发生癌变[4,14]。

防紫外线效果的评定参数有防晒系数SPF

(Sun Protecti o n Factor)和防紫外线系数UPF(U l2

traviol e t Pr otection Factor),通常情况下,化妆品

行业采用前者,纺织行业则采用后者。根据国家

标准中的定义,UPF值是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出

的紫外线辐射平均效应的比值。这一概念比较抽

象,为了便于理解,也可认为是有纺织品防护时

紫外线辐射使皮肤达到某一损伤(如红斑等)所

需时间与无纺织品防护时达到相同伤害程度的时

间之比。

U PF值可按下式进行计算。

U PF=

6K=400

K=290

E(K)@E(K)@$K

6K=400

K=290

E(K)@E(K)@T(K)@$K

式中:E(K))日光光谱辐照度,W#m-2#nm-1;

E(K))相对的红斑效应;

T(K))试样在波长为K时的光谱透射比;

$K)波长间隔,nm。

透过率也是评价防紫外线效果优劣的一个参数。紫外线透过率是指有试样时的紫外线透过辐射强度与无试样时的紫外线透过辐射强度的百分比。包括UVA透过率(T UVA)和UVB透过率(T UVB)。只有当样品的U PF值大于30,且UVA 的透过率小于5%时,才能称之为防紫外线产品[5~8]。

3纺织品防紫外线机理

太阳光照射到纺织品上,一部分被反射回去,一部分被纺织品吸收,其余的则透过纺织品照射到人的皮肤上,这部分光是伤害人类的罪魁祸首,因此,我们防紫外线就是要减少透过纺织品照射到皮肤上的紫外线量。其实,纺织品本身就可以吸收、反射和散射一部分紫外线,但是仅靠纺织品本身阻挡还是远远不够,因此在纺织品中添加一种能反射或吸收紫外线的物质,这种物质称为紫外线遮蔽剂。

紫外线遮蔽剂有有机类和无机类之分。有机类紫外线遮蔽剂主要有苯酮类和苯并三唑类等芳香族有机化合物,有机遮蔽剂主要吸收紫外线,并能进行能量转换,以热能或其他无害低能辐射,将能量释放或消耗,因此又称为紫外线吸收剂;无机类的紫外线遮蔽剂主要有二氧化钛、氧化锌和陶土等折射率很高的无机物,它们的作用机理主要是反射和散射紫外线,又称为紫外线反射剂,它们的耐热性非常好,尤其二氧化钛和氧化锌还有抗菌的功能,可以用来生产多功能的纺织品[9~10]。

要使织物具有很好的防紫外线功能,就要让紫外线遮蔽剂与纤维相结合,结合方法有以下两种:一种是遮蔽剂上的基团和纤维上的基团反应,或者利用交联剂将两者连接;另一种是将遮蔽剂机械地粘在纤维上。大部分有机遮蔽剂含有可参与反应的基团,通常采用第一种方法。无机遮蔽剂没有可反应基团,通常是将其研磨成微细颗粒或者纳米级超细颗粒,利用合适的表面活性剂和粘合剂制成稳定的分散液,通过后整理将颗粒粘在纤维或织物上[9]。纳米级的紫外线遮蔽剂比表面积大,表面能高,尺寸与紫外线波长相当或更小,对紫外线的吸收增强。有研究表明并非遮蔽剂颗粒的尺寸越小越好,只有尺寸在某特定值时才具有很好的防紫外线效果[11,22]。

4影响纺织品防紫外线的因素

影响纺织品防紫外线的因素有许多,主要有织物的结构、纤维的种类和织物的颜色[5,10~14]。

4.1织物结构

织物的组织结构决定了织物的空间几何状态和多孔性,织物越紧密、越厚重,防紫外线作用越好。实质上织物的防护作用是由织物的覆盖系