防紫外線纖維的開發(fā)與應(yīng)用
在物質(zhì)生活水平日益提高的今天，人們對面料與服裝的傳統(tǒng)意識也有了新的突破，在追求舒適、高檔的同時，更要求保健功能性成了新的時尚。
近年來，由于大量的氟利昂等含鹵素化合物滯留在地球上空，被紫外線分解形成活性氯，進(jìn)而與臭氧發(fā)生連鎖化學(xué)反應(yīng)，使臭氧層遭到破壞，使短波紫外線有可能到達(dá)地面。紫外線對人體長期照射，會給人體帶來各種不同程度的傷害，如使白內(nèi)障的病人人數(shù)增加、人的免疫功能下降、阻礙植物和海水動物的成長發(fā)育等等，為此人們開發(fā)了一種防紫外線穿透的纖維，俗稱："防紫外線纖維"，用這種纖維織造出的面料具有防紫外線效果，該面料對夏天野外作業(yè)時間長的人員，如軍人、交通警察、地質(zhì)人員、建筑工人等等穿上這種面料制成的衣物，就可以防紫外線穿透。用防紫外線纖維制作的汽車內(nèi)裝飾布可減輕褪色，延長因紫外線照射而引起老化的時間。
有關(guān)專家曾經(jīng)預(yù)測過，到2050年，平流層臭氧量將減少4%-20%。屆時，紫外線對人類健康的影響也將成倍增大。因此，防紫外線紡織品應(yīng)運(yùn)而生，防紫外線纖維也逐漸受到人們的高度重視，未來防紫外線纖維將是一種極具開發(fā)前景的防護(hù)功能纖維。
2、防紫外線纖維的制造及性能
首先選擇合適的防紫外線添加劑（俗稱防紫外線吸收劑、紫外線穩(wěn)定劑）很重要，這是一類能選擇性地強(qiáng)烈吸收波長為290-400nm的紫外線，有效地防止和抑制光、氧老化作用而自身結(jié)構(gòu)不起變化的助劑。這類助劑還應(yīng)具備五毒、低揮發(fā)性、良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐水解性、耐水中萃取性、與高聚物的相容性。
防紫外線添加劑可分為無機(jī)物和有機(jī)物兩大類，能使紫外線散射而消除的無機(jī)物質(zhì)有二氧化鈦、氧化鋅、滑石粉、陶土、碳酸鈣等等，這些無機(jī)物質(zhì)具有較高的折射率，使紫外線發(fā)生散射從而防止紫外線入侵皮膚。其中氧化鋅和二氧化酞的紫外線透射率較低，為大多數(shù)紫外線纖維所選用。
2.1 防紫外線纖維的制備方法
2.1.1防紫外線纖維生產(chǎn)方法
2.1.1.1 在成纖聚合物聚合過程中或熔融狀態(tài)下加入具有紫外線屏蔽性能的成分。
也就是選擇一種合適的紫外線吸收劑與成纖高聚物的單體一起共聚，制得防紫外線共聚物，然后紡成防紫外線纖維。例如，日本專利報道，用常規(guī)的直接酯化或酯交換后縮聚的方法制得防紫外線良好的線型聚酯，再通過常規(guī)的熔融紡絲法紡制成纖維。這種纖維具有良好的防紫外線性能，能有效地吸收波長為280-340nm的紫外線，可用作室外用品。
2.1.1.2 在纖維制造過程中或任意階段將屏蔽紫外線劑混入纖維中。
防紫外線纖維的生產(chǎn)制造可通過共混紡絲制得，即將紫外線屏蔽劑或紫外線吸收劑的粉體在聚合物聚合時加入或直接共混紡絲，也可先制成防紫外線母粒再進(jìn)行紡絲。這樣制得的防紫外線纖維比后整理法制成的紡織品的防紫外線功能持久，耐洗性好，手感柔軟，易于染色。但其混紡絲法由于粉體加入量的多少、顆粒的大小和均勻度的不同，其功能也不一樣，并有可能逐漸堵塞噴絲孔，縮短噴絲板的壽命，增加成本。
2.2 防紫外線纖維的性能
目前，國內(nèi)外防紫外線纖維的開發(fā)工作正在不斷地加快，作為各種紡織品面料，防紫外線纖維必須具有一定的性質(zhì)。
●具有良好的紫外線屏蔽功能
●聚合物經(jīng)改性產(chǎn)生良好的持久性
●與普通制品一樣耐洗和耐燙性好
●從聚合物中溶出屏蔽劑，但不產(chǎn)生剝離，安全性好。
●與混入無機(jī)化合物同樣，安全性、光穩(wěn)定性良好，對皮膚無傷害。
●陽光下穿著感舒適
●加工方便，具有持久性。
3、防紫外線纖維與紡織品的應(yīng)用
在纖維、紗線和織物中添加了紫外線屏蔽劑而制成的防紫外線紡織品，對紫外線的防護(hù)能力顯著提高，其紫外線屏蔽率一般可達(dá)到90%以上，有的甚至在99%以上。目前，具有防紫外線功能的滌綸類、羊毛、麻類、蠶類等已經(jīng)成為下游紡織行業(yè)的首選原料了。
近些年來，國外像日本的各個公司在開發(fā)防紫外線纖維方面成績就十分顯著，日本公司制造防紫外線纖維的加工方法一般是采用浸漬有機(jī)系紫外線吸收劑或纖維中混入可散射、吸收紫外線的陶瓷微粒的方法。前者主要用于棉纖維，后者方法主要用于聚酯纖維。一般在聚合前混入陶瓷微粒子，然后進(jìn)行聚合制成陶瓷均勻分散的原液，經(jīng)紡絲得到防紫外線纖維。多使用TiO2系的陶瓷。例如，可樂麗公司開發(fā)的Esumo產(chǎn)品是混入了可吸收紫外線、反射可見光和紅外線的陶瓷微粉末的聚酯纖維。下表1為部分日本公司名稱以及開發(fā)的防紫外線纖維商品名情況。
表1 日本公司的防紫外線纖維名稱
制造公司 商品名
可樂麗Esumo
大和紡Rientsui
帝人 Fiijosensa
東洋紡Bensuwado、Jyumine UV
東麗 Arofuto
尤尼吉卡 Sarakuru.SCY、Nanduran
鐘紡 Nabyburu
倉敷紡Miruwaru
敷島 Rikado
東邦人造絲Samakato UV
日東紡Danshyain
富士紡Refiruka
最近幾年來，而我國防紫外線纖維開發(fā)的速度同樣也很快，特別是在滌綸防紫外線開發(fā)方面取得了突破性的進(jìn)展。據(jù)有關(guān)科技文獻(xiàn)顯示，在江蘇儀征，上海石化、天津石化等地均有PET和纖維的生產(chǎn)。品種有滌綸短纖、滌綸POY、FDY、UDY、DTY等滌綸其它的品種，有的滌綸纖維防紫外線的阻擋率已達(dá)94-98%。如天津石化公司開發(fā)的滌綸幾種防紫外線面料、經(jīng)國家計量研究院測試結(jié)果表明，其對紫外線的阻擋率可達(dá)97%以上。效果也非常好。
目前，市場上的防紫外線服飾大都為化纖及化纖混紡織物，但各化纖應(yīng)用領(lǐng)域的側(cè)重點(diǎn)有所不同。各纖維品種主要應(yīng)用領(lǐng)域見表1。
表2 各種抗紫外線化纖的應(yīng)用領(lǐng)域
抗紫外線化纖 應(yīng)用領(lǐng)域
滌綸、滌棉襯衫、T恤、時裝、戶外服、滑雪服、學(xué)生服、裙、家用窗簾
棉與彈性纖維 泳裝、運(yùn)動服、沙灘裝、太陽裙、保護(hù)耳雜和脖子的帽子
粘膠與棉 男士夏裝、女式衫、裙、褲
錦綸 長筒襪、絲巾、郊游服、帳逢、防曬傘
丙綸 蹬山服、手套、遮陽帽
其中，抗紫外線滌綸纖維非常適用于生產(chǎn)各類機(jī)織、針織服飾面料，可純紡或交織生產(chǎn)，主要用于加工夏季服裝面料及太陽帽、涼傘、夏季女式長筒襪等，織造性能良好，織物風(fēng)格獨(dú)特、手感舒適。抗紫外線滌綸織物具有較強(qiáng)的紫外屏蔽率(可達(dá)98％)，且該產(chǎn)品無毒、無味、功能性持久、對皮膚無刺激。預(yù)期該產(chǎn)品是一種非常具有市場開發(fā)潛力的集功能性、保健性、舒適性為一體的紡織原料。
4、防紫外線結(jié)論
目前，我國國內(nèi)市場上防紫外線的紡織產(chǎn)品日益增多，"紡織品抗紫外線性能評定標(biāo)準(zhǔn)"也已經(jīng)開始制定。防紫外線紡織品的國內(nèi)外市場潛力是巨大的，相信很快，我國化纖行業(yè)，特別是生產(chǎn)滌綸長絲產(chǎn)品的企業(yè)，將會大力開發(fā)防紫外線纖維及面料，以滿足消費(fèi)者需求，擴(kuò)大市場規(guī)模。另外，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)必須盡快追蹤國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)研究，堅持開發(fā)新產(chǎn)品，在不遠(yuǎn)的明天一定能夠形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。
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