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防紫外線纖維

防紫外線纖維
在物質(zhì)生活水平日益提高的今天，人們對(duì)面料與服裝的傳統(tǒng)意識(shí)也有了新的突破，在追求舒適、高檔的同時(shí)，更要求保健功能性成了新的時(shí)尚。
1.1紫外線輻射對(duì)人類健康的影響
近年來(lái)，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(duì)人體長(zhǎng)期照射，會(huì)給人體帶來(lái)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(dòng)物的成長(zhǎng)發(fā)育等等。
1.2紫外線及其分類
紫外線是太陽(yáng)光中波長(zhǎng)短的一種光波，按波長(zhǎng)可分為
短波區(qū)（UVC：200～290nm）
中波區(qū)（UVB：290～320nm）
長(zhǎng)波區(qū)（UVA：320～400nm）
二、防紫外機(jī)理
一般情況下，紫外線照射到織物上，部分被反射，部分被吸收，其余的透過(guò)織物。
透過(guò)率+反射率+吸收率=100%
兩個(gè)防紫外線的途徑：
⑴增加織物對(duì)紫外線的反射率，得到的抗紫外線產(chǎn)品稱紫外線反射劑；
⑵增加紡織品對(duì)紫外線的吸收率，得到的抗紫外線產(chǎn)品稱紫外線吸收劑。
2.1紫外線反射劑
紫外線反射劑通過(guò)對(duì)入射紫外線反射或折射，而達(dá)到防紫外線輻射的目的。
它們沒(méi)有光能轉(zhuǎn)化，利用陶瓷或金屬氧化物等細(xì)粉或超細(xì)粉與纖維或織物結(jié)合，增加織物表面對(duì)紫外線的反射和散射作用。
主要包括高嶺土、碳酸鈣、滑石粉、炭黑、氧化鐵、氧化鋅、氧化亞鉛等。
2.2紫外線吸收劑
此類物質(zhì)吸收紫外線能量后轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚援悩?gòu)體，并把能量轉(zhuǎn)化為光和熱的形式釋放出來(lái)，同時(shí)恢復(fù)到原子結(jié)構(gòu)。
需有以下特征：安全無(wú)毒；吸收紫外線范圍廣，效果好；對(duì)光、熱和化學(xué)試劑穩(wěn)定；不影響織物色牢度、強(qiáng)力和手感；溶解性、乳化性好，處理浴穩(wěn)定性好及各項(xiàng)牢度好；原料制造方便，能大量供應(yīng)。
常用的紫外線吸收劑有：金屬離子化合物。水楊酸酯類化合物，苯酮類化合物以及苯唑類化合物。
有關(guān)專家曾經(jīng)預(yù)測(cè)過(guò)，到2050年，平流層臭氧量將減少4%-20%。屆時(shí)，紫外線對(duì)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(lái)防紫外線纖維將是一種極具開(kāi)發(fā)前景的防護(hù)功能。
防紫外衣物
具有防紫外線效果的面料對(duì)夏天野外作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)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(zhǎng)因紫外線照射而引起老化的時(shí)間。
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(shí)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(dòng)服、沙灘裝、太陽(yáng)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(zhǎng)筒襪、絲巾、郊游服、帳逢、防曬傘
丙綸蹬山服、手套、遮陽(yáng)帽
三、防紫外線纖維的開(kāi)發(fā)歷史
早在20世紀(jì)80年代初期，日本可樂(lè)麗公司就推出有防紫外線功能的ESMO纖維，利用化纖改性技術(shù)，將納米防紫外線材料作為添加劑來(lái)對(duì)纖維實(shí)現(xiàn)改性，制備功能化纖維和納米復(fù)合纖維。
國(guó)外防紫外線纖維的大量開(kāi)發(fā)，始于20世紀(jì)90年代初期，比較好的是日本，目前日本有十多家公司在生產(chǎn)性能優(yōu)異的防紫外線纖維。我國(guó)防紫外線纖維開(kāi)發(fā)雖然起步較晚，但發(fā)展很快。目前已有上海、天津，無(wú)錫等地開(kāi)發(fā)出了防紫外線纖維，是在成纖聚合物聚合過(guò)程中或熔融狀態(tài)下，加入具有防紫外線屏蔽性能的能吸收紫外線的添加劑氧化鈦(TiO2)融熔紡絲制成防紫外線纖維。
自從1989年SolarProtectiveFactory公司（SPF）發(fā)現(xiàn)紫外線（UV）穿透T恤會(huì)達(dá)到警戒的百分比后，SPF公司就開(kāi)始研發(fā)防曬布料。
4.1天然纖維的防紫外線處理
對(duì)天然纖維進(jìn)行紫外線屏蔽處理，為天然纖維或其織物的吸盡處理法和涂層處理。
4.2含紫外線屏蔽劑的合成纖維制備
（1）在成纖聚合物聚合過(guò)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(bào)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(guò)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(zhǎng)為280-340nm的紫外線，可用作室外用品。
（2）在纖維制造過(guò)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(guò)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(shí)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。
五、防紫外性能及其評(píng)價(jià)方法
5.1防紫外線纖維的性能
（1）具有良好的紫外線屏蔽功能；
（2）聚合物經(jīng)改性產(chǎn)生好的持久性；
（3）與普通制品一樣耐洗和耐燙性好；
（4）從聚合物中溶出屏蔽劑，但不產(chǎn)生剝離，安全性好；
（5）與混入無(wú)機(jī)化合物同樣，安全性、光穩(wěn)定性良好，對(duì)皮膚無(wú)傷害；
（6）陽(yáng)光下穿著感舒適；
（7）加工方便，具有持久性。
5.2防紫外性能評(píng)價(jià)方法
⑴紫外分光光度計(jì)：用紫外分光光度計(jì)或紫外線強(qiáng)度計(jì)測(cè)定各種防紫外線試樣的分光透過(guò)率曲線，可以判斷各波長(zhǎng)的透過(guò)率，并可用面積比求出某一紫外線區(qū)域的平均透過(guò)率，評(píng)價(jià)防護(hù)效果。
⑵皮膚直接照射法：在同一皮膚相近部位，以一塊或幾塊織物覆蓋皮護(hù)，用紫外線直接照射，記錄和比較出現(xiàn)紅斑的時(shí)間以進(jìn)行評(píng)定。
⑶光致變色法：變色法是用來(lái)比較不同織物防紫外線性能的實(shí)用的、定性的方法，是在不同的織物試件下面墊著相同的感光紙，然后放在太陽(yáng)光下（或人造光源）暴露15～30s。再把感光紙定影處理后比較其顏色濃淡，感光紙色淡的，顯然感光少，其上的織物防紫外線性能高。
⑷紫外線強(qiáng)度累計(jì)法：將被測(cè)試試樣放在紫外線燈和紫外線燈和紫外線累計(jì)儀器的傳感器之間，對(duì)被測(cè)試試樣按給定時(shí)間進(jìn)行照射，測(cè)試紫外線通過(guò)試樣的紫外線累計(jì)量(QS/cm2)。同時(shí)在未放試樣的情況下，測(cè)定相同給定時(shí)間內(nèi)紫外線燈的照射累計(jì)量(Qk/cm2)。
紫外線的透過(guò)率=QS/Qk×100%
紫外線遮蔽率=（1-QS/Qk）×100%
5.3紫外線防護(hù)系數(shù)(UPF)
紫外線防護(hù)系數(shù)：UPF(UltravioletProtectionFactor)(又稱紫外線遮擋系數(shù))是表示織物防護(hù)紫外線的能力。它是紫外線對(duì)未防護(hù)的皮膚的平均輻射量與要經(jīng)測(cè)試的織物遮擋后紫外線輻射量的比值。
5.4影響紡織品紫外線透過(guò)率的因素
（1）織物的組織和結(jié)構(gòu)：越密的機(jī)織或針織物紫外線的通過(guò)量越小。同一織物組織，紫外線防護(hù)性能隨這織物的厚度和質(zhì)量的增加而增加，基本上取決于織物的覆蓋系數(shù)。
（2）織物纖維的種類：不同的材料有不同的紫外線吸收性能。棉和粘膠織物紫外線的透過(guò)率均高。漂白的棉織物具有較大透過(guò)率。毛織物、絲織物具有較高的紫外線的吸收能力。滌綸，由于有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，具有較高的紫外線吸收能力。具有消光劑的材料，較容易吸收紫外線。尼龍纖維相當(dāng)容易通過(guò)紫外線的輻射。
（3）織物的顏色及顏色的深淺：許多染料均吸收紫外線。一般來(lái)說(shuō)，深顏色的具有較好的防護(hù)性能。黑色和深藍(lán)色具有較低的紫外線穿透率。
（4）后整理：經(jīng)抗紫外處理的織物，反復(fù)洗滌后會(huì)影響它的抗紫外性能。未經(jīng)紫外整理的服裝，經(jīng)縮水后會(huì)改善它的抗紫外性能。
（5）含濕量：濕衣物較干的衣物具有較低的紫外線透過(guò)率。
六.防紫外纖維的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
目前，市場(chǎng)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。
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(yáng)帽、涼傘、夏季女式長(zhǎng)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(wú)毒、無(wú)味、功能性持久、對(duì)皮膚無(wú)刺激。預(yù)期該產(chǎn)品是一種非常具有市場(chǎng)開(kāi)發(fā)潛力的集功能性、保健性、舒適性為一體的紡織原料。
市場(chǎng)上防紫外纖維的應(yīng)用
現(xiàn)在服裝面料發(fā)展的趨勢(shì)，是把高科技與時(shí)代經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展緊密結(jié)合，進(jìn)一步融入百姓生活，舒適、休閑、時(shí)尚、綠色、環(huán)保和健康的復(fù)合型功能是發(fā)展的潮流。防紫外線紡織品是1990年代新發(fā)展起來(lái)的功能性產(chǎn)品，是把高科技納米技術(shù)用于紡織服裝方面的典型實(shí)例，因其在防紫外線方面的良好的效果，已越來(lái)越受到廣大消費(fèi)者的青睞。但仍存在一些關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題，如納米微粒的制備、保存、運(yùn)輸、納米微粒的團(tuán)聚、納米顆粒的表面改性、納米粉末在織物上的均勻分布等。這些使其應(yīng)用受到限制，但因其在防紫外線方面的獨(dú)特功能，在織物防紫外線方面已顯示出巨大的應(yīng)用前景。458FVX

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