纺织品的防紫外线辐射

纺织品的防紫外线辐射整理

李昕天津工业大学(300160)

原载：《染整科技》2003/No.4;4-11

[摘要]紫外线对人体的辐射危害已引起了世界各国的高度重视。本文阐述了纺织品防紫外线辐射的机理，影响纺织品防紫外线辐射功能的因素，紫外线屏蔽剂，提高纺织品防紫外线辐射功能的途径及防紫外线辐射效果的评价方法，并介绍了国内外防紫外线辐射纺织品的发展动态。

[关键词]紫外线机理屏蔽剂整理评价发展动态

1 前言

上世纪20年代以来，由于碳氟系溶剂和氟利昂的大量使用，地球大气层中臭氧层遭到严重破坏，使到达地球表面的紫外线不断增加。紫外线是波长200-40Onm电磁波，波长400-32Onm区域称UV-A;波长320-28Onm区域称UV-B;波长

280-200nm的区域称UV-C。UV-C波长较短，在空气中己被吸收，不能到达地球表面。紫外线在日光中约占6%，其中UV-A比例较大，UV-B比例较小。UV-A会透过表皮组织，使肌肉失去弹性，皮肤粗糙，形成皱纹。UV-B则和致癌物质有联系。因此要能有效地屏蔽UV-B和UV-A中短波长部分。

一般来讲，适量的紫外线辐射具有杀菌作用并能促进维生素D的合成，有利于人体健康。但在烈日持续照射下，人体皮肤会失去抵御能力，易发生灼伤，出现红斑或水泡。过量的紫外线照射还会诱发皮肤病(如皮炎、色素干皮症)，甚至皮肤癌，促进白内障的生成并降低人体的免疫功能。有资料显示，臭氧层每减少1%，紫外线辐射强度就增大2%，患皮肤癌的可能性将提高3%。因此，为了保护人体避免过量紫外线辐射，纺织品防紫外线辐射整理已刻不容缓。

2 国内外抗紫外线纺织品发展动态

最早开发的防紫外线商品是防紫外线化妆品。90年代后，防紫外线织物骤然兴起，其中以日本公司最为突出，他们相继推出具有防紫外线辐射功能的运动服、衬衫、长筒袜、帽子和太阳伞等制品，受到广大消费者的青睬。以澳大利亚为例的地处低纬度、日照较强的国家，率先开发抗紫外线纺织品对人体进行防护，并使抗紫外线纺织品进入了商品化阶段。他们通常采用添加抗紫外线整理剂和紫外线屏蔽剂的方法。另外，也有将紫外线吸收剂和反射剂同时应用在织物上，以使对紫外线的防护效果更为优越，如尤尼卡公司的托纳多UV先将含有特殊陶瓷粉的聚酯长丝制成织物，再以紫外线吸收剂进行处理，所得织物的紫外线屏蔽

率高达97%。此外，还有将纳米技术应用到抗紫外线纺织品中，如利用纳米粉体的量子尺寸效应，使其对某种波长的光吸收带有"蓝移现象"和对各种波长的吸收有"宽化现象"，导致对紫外光的吸收效果显著增强，保证产品的紫外线屏蔽效果。当前，最常用的几种吸收紫外线的纳米材料有:30-4Onm的TiO2它对400nm以下的紫外线有极强的吸收能力;A1203纳米粉体对波长250nm以下的紫外线有很强的吸收能力;SiO2对波长40Onm以下的紫外线反射率高达95%。

目前，国内对抗紫外线纺织品的研究才刚刚起步。天津石化公司研究所用陶瓷粉研制出了抗紫外线涤纶短纤维和网络低弹丝;上海化纤十一厂开发了抗紫外线涤纶短纤维;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;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;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;西安华捷科技发展公司采用超微粉材料掺入纤维制成的服装，能吸收、隔离95%以上的紫外线，有效地阻止其对人体的伤害。

3 纺织品防紫外线辐射整理机理

纺织品防紫外线辐射整理的机理，是在纺织品上施加一种能反射和，或有强烈选择性吸收紫外线，并能进行能量转换，以热能或其他无害低能辐射，将能量释放或消耗的物质。施加这些物质后的纺织品，对织物各项服用性无不良影响，并达到使用要求。因此，纺织品防紫外线辐射整理与高分子的耐光稳定性有相似之处。不过，耐光性是保护高分子化合物，防紫外线照射后引起的自动氧化，导致聚合物的降解，使外观和结构性能变化;而防紫外线辐射整理是防护人体免使过量的紫外线照射引起的伤害。

从光学原理上讲，光射到物体上，有一部分在表面反射，部分被物体吸收，其余的则透过物体。可是，经防紫外线辐射整理的织物，光射到织物上，一部分通过织物的间隙透过织物，织物上的紫外线屏蔽剂不是将紫外线反射，就是选择性吸收并将其能量转换成低能而释放，以致将紫外线遮蔽。

4 纺织品防紫外线辐射功能的影响因素

织物防紫外线的能力，主要取决于织物本身的屏蔽紫外线的能力。织物通常具有比较复杂的表面，它们除了吸收光之外，还有散射和反射光线的作用。而散射和反射作用则因单纤维表面形态、织物组织规格、色泽深浅差异和印染后整理方法不同而有显著的变化。因此，研究纺织品防紫外线辐射性能时，要综合考虑各种因素。

4·1纤维种类

纤维种类不同，其紫外线透过率、紫外线防护系数(UPF)也不同。聚酯、羊毛纤维等比棉、粘胶纤维的紫外线透过率低、紫外线防护系数小。因聚酯结构中的苯环和羊毛蛋白质分子中的芳香族氨基酸，对小于300nm 的光都具有很大的吸收性。所以具有防紫外线功能的

毛、麻类、蚕丝、涤纶、防紫外化纤等作为首选原料。而棉织物防紫外线的能力相对较差，是紫外线最易透过的面料。因此，对棉织物进行防紫外线辐射整理最为迫切。

表1 不同纤维未染织物的UPF值

纤维种类

织物类型

厚度(mm)

克重(g/m2)

UPF值

棉

府绸(未漂)

0.18

107

6

棉

府级(漂白)

0.22

110

2

麻

平布

0.14

89

18

蚕丝

缎纹绉

0.20

84

6

毛

试验织物

0.28

125

24

涤纶