抗紫外线纺织品纤维

抗紫外线纤维及纺织品
防晒衣真的 防晒吗？
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前 言
随机从市场上购买32件防紫外线服装，
上海市消保 委工作人员
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%
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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
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研究背景
把陶瓷微粉掺入聚酯,纺出特殊圆形截面的长丝
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抗紫外线整理剂：发展历程3
纳米型抗紫外线整理剂（研究热点）（吸收与反射）
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 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 缺点：纳米材料易发生团聚现象，影响整理效果
《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。
皮 肤 癌 发 病 率 增 加 约
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臭 氧 层 破 坏 每 增 加
紫 外 线 辐 射 增 加 约
紫 外 线 产 品 需 求 量 大 增
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2%
1%
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UVA
基础知识—紫外线分类
约占阳光的 6%
二苯甲酮类 水杨酸脂类
抗紫外线整理剂：发展历程3
表3 几种紫外线吸收剂特点 吸收波长 特点 280nm～400nm 织物易泛黄，价格昂，市场上应用较少 <340nm
紫外线吸收剂
经照射，形成二苯甲酮结构；易升华，应 用较少
苯丙三唑类
三嗪类
300nm～400nm 耐挥发性、耐油性好，不影响织物色泽
280nm～380nm 吸收能力强，与高聚物相容性差
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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
空白棉织物未水热处 理 空白棉织物水热处理 整理后织物
平均紫外线透过率 UVA UVB 32 33.2 12.6 22.7 25.3 1.2
平均 UPF等级 UPF 3.8 3.6 47.8 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 平均紫外线透过率 平均UPF UPF等级 UVA UVB 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 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 3.9 0.82 85.5 50+ 样品
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整理工艺-抗紫外线整理
其他方法
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,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。
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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 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, 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。
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相关知识—影响因素
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 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。 织物颜色 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。 后整理
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END 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 龙尼奇卡 萨恩古兰
敷岛纺织 利卡嘎多 日东纺织 坦西雅音 大和纺织 利恩兹
技术途径 用紫外线吸收剂对棉或棉涤混纺织物进行整理
以脂肪族多元醇与纤维素纤维相交联 用有机紫外线吸收剂对棉、棉麻和棉涤织物进行整理 用有机紫外线吸收剂对棉织物进行整理 用紫外线遮蔽剂对三醋酸纤维素织物进行整理 用无机和有机紫外线遮蔽剂共同处理棉织物 用无机和有机紫外线遮蔽剂共同处理棉织物 把紫外线吸收剂含浸到织物纤维内部
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GB/T18830-2009： 样品UPF>40， T(UVA)VA<5%
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。
表1 UPF值评价标准
UPF值范围 15～24 25～39 40～50，50+ 紫外线透过率/% UPF等级 6.7～4.2 15，20 4.1～2.6 25，30，35 40，45，50， 非常优异的防护 ≤2.5 50+ 防护效果 较好防护 非常好的防护
整理工艺-抗紫外线整理
溶胶凝胶法
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。常 用TiO２、ZnO纳米溶胶处理织物。
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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。
图4 TiO2-SiO2复合溶胶整理前后棉织物的SEM照片
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抗紫外线整理剂：发展历程2
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 优点：质量稳定，经整理后织物物理性能和风格影响比较小 缺点：吸收范围窄、整理后织物易泛黄、应用范围有限 应用：多用于棉、麻、丝等织物的后整理
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微胶囊技术
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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
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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。
应用：范围广泛
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抗紫外线纤维及纺织品
整理工艺
功能化纤维 织物后整理
发展现状
纤维& 织物
Money
发展趋势 化纤 天纤
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整理工艺
纤维改性功能化
方法：共混法、共聚法、复合纺丝法 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 缺点：加工成本高，加工路线长、技术要求高
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发展现状
国外发展现状--以日本市场为例 日本在开发防紫外线织物中一直处于国际领先地位。
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 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 蔽率。
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表4 耐气候性防紫外线涂层
种类 特点 防水效果 防水，可用于涤纶， 锦纶等 防水，可用于涤纶， 锦纶等 防水，可用于涤纶、 锦纶等 防紫外线稳定剂 UV—196等 通用尼龙防紫外线 UV剂 UV—531等 GW—770等
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PU（白胶 增加手感，防风， 、银胶、 有垂感，银胶易脱 珠光等） 落 PA（白胶 手感丰满，有弹性 、银胶、 ，表面有膜感，银 珠光） 胶层易脱落 PVC 色彩艳丽，经济性 好 环保，安全 有透气性，应用广 泛，水洗后易失效
三菱人造丝 桑阿米 东洋纺织 鸠米奈司 日清纺织 桑西尔达 东丽 钟纺 泰阿萨纶
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
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表8 日本市场上部分防紫外线纤维
公司名称
可乐丽
产品商标
技术途径
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 三菱人造 丝 可乐丽 尤尼奇卡 尤尼奇卡 尤尼奇卡 东洋纺织 东丽
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。
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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 ； 不足：整理工艺复杂，不适合大规模应用。。
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吸收型抗紫外线整理剂
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反射型抗紫外线屏蔽剂 反射
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抗紫外线整理剂：发展历程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、 滑石粉、炭黑、氧化铁、氧化亚铅和CaCO3等
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%以上。 缺点：透气性、手感、耐洗性差，色泽、牢度及白度下降 应用：遮阳伞、帐篷等，少用于服装面料
资料来源：付世伟，《常用织物干湿状态下抗紫外线性能比较》 8
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抗紫外线防护机理
紫外线以任何方式透过织物。 反射 无机紫外线屏蔽剂
抗紫外线 防护机理
吸收 有机紫外线吸收剂
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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；
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抗紫外线整理剂：发展历程
纳米型抗紫外线屏蔽剂Hale Waihona Puke Baidu
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相关知识—影响因素
表2 常用织物干湿态抗紫外性能
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织物平均紫外线防护系数UPF 织物种类 变化率 （平纹） 标态下 浸酸汗渍后变化率(%)浸碱汗渍后 (%) 羊毛 19.96 18.11 -9.3 15.91 -20.3 腈纶 9.33 6.69 -28.3 6.28 -32.7 涤纶 11.28 12.79 13.3 13.40 18.8 锦纶 25.13 22.24 -11.5 22.18 -11.7 棉 4.07 2.38 -41.5 2.35 -42.3 粘胶 5.95 4.43 -25.5 4.48 -24.7 贮麻 3.55 2.36 -33.5 2.17 -38.9 丝 7.57 3.83 -49.4 3.93 -48.1
UVB
UVC
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波长： 320~400nm 透过表皮组织，使皮肤 粗糙变黑，形成皱纹。
波长： 290~320nm 对健康影响最大，导 致皮肤癌。
波长： 180~290nm 大部分被臭氧层吸 收，无影响。
主要防护对象
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基础知识—评价指标
性评 能价 常抗 用紫 指外 标线
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 出的紫外线辐射平均效应的比值。
常用工艺
类似于织 物染色过 程，分高 吸尽法 温高压和 常压吸尽 法 浸—轧— 浸轧法 烘工艺流 程 涂层法 涂层整理
结合牢度低、耐 久性差
多用于夏季 服装或贴身 穿着类
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影响织物风格、 吸水性和透气性 等，耐久性差 手感发硬，透气 性差，穿着有闷 热感
------------产业用装饰 用纺织品
塞米塞利阿 纺出掺陶瓷微粉的聚酯超细纤维
菲齐澳塞萨 奥波埃 埃斯莫(长丝) 萨拉克尔 拉拜纳 托纳多 潘斯瓦多 阿罗夫托
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
把陶瓷微粉纺入聚丙烯纤维 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 芯部含氧化锌微粒的聚酯长丝 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
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主要产品：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶等
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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
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方法
整理工艺-抗紫外线整理
工艺 优点 对织物风格影 响小，可与其 他功能整理同 浴进行 渗透性好，可 与其他功能整 理同浴进行 方法简单、工 艺要求低 缺点 应用
PE/PP
防水，疏水，用于丙 纶，PE面料等
抗水
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特氟龙
应用效果不稳定
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特斯林（TEXTILENE）化纤为使用70%PVC包覆30%涤纶长丝所 得特种化纤，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。 19
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整理工艺-抗紫外线整理
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。 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 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。