棉織物抗紫外線整理

 棉織物抗紫外線整理

1 引言

二十世紀以來，隨著碳氟系溶劑和氟里昂的大量使用，使地球大氣層中臭氧層遭到嚴重的破壞，到達地球表面的紫外線不斷增加，造成對人體健康的危害更令人擔憂。紫外線是波長為180~400nm的電磁波，適量的紫外線輻射具有殺菌作用并能促進維生素D的合成，有利于人體健康，但在烈日持續照射下，人體皮膚會失去抵御能力，易發生灼傷，出現紅斑或水皰，過量的紫外線照射還會誘發皮膚病，會導致皮膚癌、白內障，抑制人體免疫系統。因此，為了保護人體免遭過量紫外線的輻射，研究開發抗紫外線輻射的產品已迫在眉睫。純棉織物及其混紡織物具有良好的吸濕性和柔軟性，是人們青睞的夏季服裝面料，但純棉織物的抗紫外線性能在天然纖維及化學纖維中較差^[1] ，對UV-A和UV-B波段的紫外線都有較高的透過率。所以，對棉織物和滌棉織物進行抗紫外線功能整理研究，對保護人類的健康具有重大意義。

2 防紫外線整理劑的種類及整理原理

2.1抗紫外線整理劑的整理原理

    紡織品紫外線屏蔽整理的原理是是在纖維、紗線或織物上添加紫外線屏蔽劑，反射或有強烈選擇性吸收紫外線，并能進行能量交換，以熱量或其他無害低能輻射將能量釋放或消耗。紫外線輻射到織物上，部分在表面被反射，部分被織物吸收，其余的則透過織物。一般情況下，紫外線的透過率+反射率+吸收率=100%。因此，提高織物對紫外線的吸收率和反射率就可以降低紫外線的透過率。

2.2  紫外線屏蔽劑的種類

2.2.1 無機類紫外線屏蔽劑

無機類紫外線屏蔽劑，又被稱作紫外線反射劑，主要通過對入射紫外線反射或折射，而達到防紫外線的目的。它們沒有光能的轉化作用，只是利用陶瓷粉或金屬氧化物等細粉或超細粉與纖維或織物結合，增加織物表面對紫外線的反射和散射作用，進而防止紫外線透過織物。

2.2.2 有機類紫外線屏蔽劑

有機類紫外線屏蔽劑，又稱紫外線吸收劑，顧名思義這類物質能吸收紫外線，并將其轉換為低能量的熱能或波長較短的電磁波，從而達到防紫外線輻射的目的。目前紡織品上應用的有機類抗紫外線吸收劑主要有水楊酸酯類化合物、金屬離子螯合物、  二苯甲酮類化合物、苯并三唑類化合物、反應型紫外線吸收劑等。

3 防紫外線整理劑的篩選和制備

    抗紫外線整理劑有兩大類，即無機類和有機類整理劑，這兩類整理劑各有其特點，如將這兩類物質混合后處理織物，使它們對紫外線既具有反射和散射作用又具有吸收作用，從而極大的降低紫外線的透過率，獲得高質量的抗紫外線輻射紡織品�；�于這種分析，我們選用了納米的陶瓷粉（主要成分為氧化鋅）和有機類紫外線吸收劑混合復配得到整理劑UV-R。

4  實驗材料與儀器

4.1 實驗材料

4.1.1 助劑  抗紫外線整理劑UV-R（自制）、納米氧化鋅、粘合劑、交聯劑、柔軟劑、進口紫外線吸收劑

4.1.2 試樣  純棉規格：30×30×68×68×50平紋細布，32×32×130×70斜紋,40×40×133×72緞紋，T/C細紡布規格：45×45×110×76

4.1.3儀器  紫外分光光度計、烘箱、均勻軋車、電動攪拌

4.2  測試方法

    織物抗紫外線性能測試：按AS-NZS4399標準 ^[5]

4.3 實驗方法：

（1）預處理：棉布精練→水洗→烘干→絲光；滌棉布精練→水洗→絲光→熱定型

（2）抗紫外線整理實驗方法：

實驗1#：

  抗紫外線整理劑UV-R（15%）   20g/L

      粘合劑            10～15g/L

      交聯劑            1～4g/L

      柔軟劑            10～20g/L

工藝流程：配制工作液→室溫二浸二軋（軋液率70%）→預烘（90–100℃×1.5min）→焙烘(150~200℃×2min)→待測指標.

實驗2#：

      納米整理劑（15%） 　   20g/L

      粘合劑                10g/L

交聯劑                1～4g/L

柔軟劑                10-20g/L

工藝流程：配制工作液→室溫二浸二軋（軋液率70%）→預烘（90–100℃×1.5min）→焙烘(150℃~200℃×2min)→待測指標.

實驗3#：（進口紫外線吸收劑吸盡法）

       進口紫外線吸收劑        1.0 g/L

       雙氧水      　      8.0ml/L  

工藝流程：配制工作液(與漂白同時加工,浴比1:30)→95℃X60min →烘干

實驗4#： （進口紫外線吸收劑與染色同浴吸盡法）

       進口紫外線吸收劑         1.0-2.0g/L

       鹽(NaCL)                 15g/L

       活性染料                  X%

       純堿                      10g/L

工藝流程：:配制工作液(浴比1:10) →20min升溫到70℃,加入紫外線吸收劑恒溫15min→加入3g的純堿恒溫20min→再加入7g純堿恒溫20min。

實驗3#和4#所采用的整理方法是按照所用的整理劑的要求選擇的。

5、              5、  實驗結果

5.1紫外線整理劑UV-R中納米與有機類紫外線吸收劑配比比例的選擇

    按照表1中抗紫外線整理劑UV-R中納米與有機類紫外線吸收比例進行整理液的配置，采用實驗1# 的工藝，對純棉細布織物進行整理,紫外線透過率測試結果如表1。

    抗紫外線整理劑中隨著納米材料所占質量百分含量增加，紫外線透過率逐漸降低，抗紫外線輻射性能漸增，當納米材料所占質量百分含量過大時，抗紫外線輻射性能有所下降。最終，選擇納米與有機類紫外線吸收劑比例為1:1。

表1     復合防紫外線整理劑的最佳配方

5.2  不同織物整理前后的紫外線透過率

     用納米與有機類紫外線吸收劑1:1配置的抗紫外線整理劑UV-R，按實驗1#分別對純棉平紋織物、斜紋織物和緞紋織物進行整理，其紫外線透過率如表2所示。經過整理后的織物紫外線透過率大大降低，未處理的織物紫外線透過率較高。

表2      不同組織的織物處理前后紫外線透過率(%)

5.3   防紫外線對比實驗

     分別按照實驗方案1#、2#、3#和4#對純棉平紋細布和T/C平紋細布進行整理，測得的紫外線透過率如表3。      

由表3可知純棉和T/C在上述四個處方整理后都具有優良的防紫外線的性能，遮斷率平均在95%~98%之間，新研制抗紫外線整理劑UV-R整理后的純棉和T/C織物防紫外線效果最佳。純棉細布在波長300和365nm紫外線測試下,由原來的22.7%和23.5%分別下降到1.0%和1.1%；T/C細布的紫外線透過率則由11.3%和12.0%分別下降到0.8%和1.3%。

         表3     不同整理劑對織物的防紫外線效果的影響

單獨使用納米整理劑能達到很好的防紫外線整理效果，純棉織物的紫外線透過率可達2.3%，滌棉織物的紫外線透過率可達1.2%；復配有機紫外線吸收劑可提高防紫外線整理效果，并降低成本；進口的反應型防紫外線整理劑的效果比復合整理劑UV-R稍差，且成本高。

本成果研制的復合整理劑UV-R用于純棉和T/C織物，通過納米材料對紫外線的屏蔽和反射以及有機紫外線吸收劑的吸收作用賦予紡織品優良的防紫外線功能，可大大降低紫外線的透過率。

6．結論

    用研制出了抗紫外線整理劑UV-R整理后的織物防具有優異的抗紫線性能，防曬指數均在40以上，而且本研究的工藝還可與其他功能性整理同浴進行。