無滴膜會阻擋紫外線嗎？

1前言自20世紀20年代以來，由於碳氟溶劑和氟利昂的大量使用，地球大氣中的臭氧層遭到嚴重破壞，到達地球表面的紫外線不斷增加。紫外線是波長在200-40 nm的電磁波，波長在400-32 nm的區域稱為UV-A；波長在320-280nm的區域稱為UV-B；波長在280-200nm的區域稱為UV-C，UV-C波長較短，已被空氣吸收，無法到達地球表面。太陽光中紫外線約占6%，其中UV-A比例大，UV-B比例小。UV-A會穿透表皮，使肌肉失去彈性，使皮膚粗糙，形成皺紋。UV-B與致癌物有關。所以要有效屏蔽UV-B和UV-A的短波和長波部分，壹般來說，適度的紫外線照射有殺菌作用，能促進維生素D的合成，對人體健康有益。但在烈日的持續暴曬下，人體皮膚會失去抵抗能力，容易出現灼傷、紅斑或水泡。過量的紫外線照射還會誘發皮膚病(如皮炎、著色性幹皮病)甚至皮膚癌，促進白內障的形成，降低人體免疫功能。有數據顯示，臭氧層每減少1%，紫外線輻射強度就會增加2%，患皮膚癌的可能性就會增加3%。因此，為了保護人體免受過量的紫外線輻射，紡織品的抗紫外線輻射整理迫在眉睫。2國內外防紫外線紡織品的發展趨勢最早開發的防紫外線商品是防紫外線化妝品。90年代後，防紫外線面料異軍突起，其中日本企業最為突出。他們相繼推出了具有防紫外線輻射功能的運動服、襯衫、絲襪、帽子和雨傘，深受消費者歡迎。以澳大利亞為例，這個緯度低、日照強的國家，率先研發出保護人體的防紫外線紡織品，使防紫外線紡織品進入商業化階段。他們通常采用添加抗紫外線整理劑和紫外線屏蔽劑的方法。此外，紫外線吸收劑和反射劑同時應用於織物，使防紫外線效果更優越。如unika公司的tornado UV先將含有特殊陶瓷粉的聚酯長絲制成織物，再用紫外線吸收劑處理，所得織物的紫外線屏蔽率高達97%。此外，納米技術被應用於防紫外線紡織品。比如利用納米粉體的量子尺寸效應，對某壹波長的吸收有“藍移現象”，對各種波長的吸收有“增寬現象”，導致對紫外光的吸收效果顯著增加，保證了產品的紫外線屏蔽效果。目前最常用的吸收紫外線的納米材料有:30-4nm的TiO2，對400nm以下的紫外線有很強的吸收能力；A1203納米粉體對波長在250nm以下的紫外線有很強的吸收能力；二氧化矽對波長低於400納米的紫外線的反射率高達95%。目前，我國對防紫外線紡織品的研究才剛剛起步。天津石化公司研究院開發了含陶瓷粉的抗紫外線滌綸短纖和網絡低彈絲。上海第十壹化纖廠開發了抗紫外線滌綸短纖維。東華大學化纖工程研究中心開發了化纖級超細抗紫外線粉末和母料；山東巨龍化工公司通過合理搭配紫外線吸收劑和屏蔽劑，成功開發出棉織物防紫外線整理劑。廈門華普高科技產業有限公司研發的納米級陶瓷棉紡織品，具有防紫外線、抗菌、遠紅外保溫功能；Xi安華傑科技發展有限公司采用超細粉體材料混合纖維制作衣服，可以吸收和隔離95%以上的紫外線，有效防止紫外線對人體的傷害。3紡織品防紫外線整理機理紡織品防紫外線整理的機理是應用壹種能反射和/或強烈選擇性吸收紫外線，並能轉換能量的物質，以熱能或其他無害的低能輻射釋放或消耗能量。施用這些物質後，紡織品對織物的服用性能沒有不良影響，符合使用要求。因此，紡織品的抗紫外輻射整理類似於聚合物的光穩定性。但耐光性是為了保護高分子化合物免受紫外線照射引起的自動氧化，導致聚合物降解，外觀和結構性質發生變化；防紫外線整理是為了保護人體免受過量紫外線的傷害。從光學原理來說，光照射到物體上，壹部分在表面反射，壹部分被物體吸收，剩下的透過物體。而防紫外線處理過的面料，光線打在面料上，壹部分通過縫隙穿過面料。織物上的紫外線屏蔽劑要麽反射紫外線，要麽選擇性地吸收並將其能量轉化為低能釋放出來，從而屏蔽紫外線。4影響紡織品抗紫外線輻射功能的因素織物的抗紫外線能力主要取決於織物本身的抗紫外線能力。織物通常具有復雜的表面，不僅可以吸收光線，還可以散射和反射光線。但由於印染後單纖維表面形態、織物組織規格、顏色深淺和整理方法的不同，散射和反射都有顯著變化。因此，在研究紡織品的抗紫外線輻射性能時，應綜合考慮各種因素。4.1纖維類型不同的纖維類型具有不同的紫外線透過率和紫外線防護系數(UPF)。滌綸和羊毛纖維的紫外線透過率和紫外線防護系數比棉和粘膠纖維低。由於聚酯結構中的苯環和羊毛蛋白分子中的芳香族氨基酸，對300nm以下的光有很大的吸收。因此，羊毛、麻、絲、滌綸以及具有防紫外線功能的防紫外線化纖是首選原料。而棉織物防紫外線能力相對較差，是最容易穿透紫外線的織物。因此，對棉織物進行防紫外線整理是當務之急。表1不同纖維的未染色織物的UPF值纖維類型織物厚度(mm)克重(g/m2) UPF值棉府綢(未漂)0.18 107 6棉級(漂白)0.22 110 2亞麻平布0.14 89 18絲緞縐0.20 84 6羊毛測試織物0.2892 4 4.2織物結構織物結構決定了織物的幾何形狀及其多孔結構。織物結構包括厚度、緊密度(覆蓋系數或孔隙率)等。緊湊的結構需要大量的經紗和緯紗，覆蓋系數大，紫外線透過率低，保護作用大。稀松布的覆蓋系數較低，光線不易遮擋，因此其防護作用較小。紫外線防護系數(UPF)隨著織物密度的增加而增加。對於具有重織物重量的重織物，也存在類似的情況。表2面料參數及紫外線透過率纖維類型經緯密度(根/英寸)厚度(英寸)緊度(%)覆蓋率(%)透過率(%)棉11 20.7 88.8 25.1粘膠155 0.010 10 19.4 86.0 27.3尼龍163 0.000+001.022 20.6 93.1.8 . 6絲179 0.018.6 90.0 14.6聚酯146 0.009 17.9 79.5 23。這是因為為了獲得某種顏色，染料必須選擇性地吸收可見光輻射，有些染料的吸收帶延伸到紫外光譜，因此起著紫外線吸收劑的作用。壹般來說，隨著紡織品顏色的加深，織物的紫外線透過率降低，抗紫外線性能提高。此外，化學纖維的消光處理也影響其紫外線透過率。不同染料與紫外線透過率的關系見表3。表3不同染料與紫外線透過率染料的關系0.5%owf浴1.0%owf浴吸盡率(%)透過率(%)吸盡率(%)透過率(%)。直接黃12 60 13.18.6直接黃28 80 19.9 86 29.3直接黃44 58 18.4 61 28.6直接黃L06 68 19.3 58 28。74 37.1直接紅28 88 38.7 89 50.7直接紅80 74 17.3 73 24.7直接紫9 80 20.9 75 28.8直接藍1 76 21.5 70 30.2直接藍86 36 16.2 33 65438。6直接藍218 68 13.1.67 19.0直接綠26 72 22.3 65 29.2直接棕154 82 22.8 80 30.6直接黑38 76 29.8 77 40.3 4防紫外線整理的方式和產品的最終用途。作為服裝面料，考慮到夏季穿著時柔軟舒適的要求，對於滌綸、氨綸等合成纖維面料，可以選擇合適的紫外線吸收劑，用分散染料高溫高壓染色，使紫外線吸收劑分子融入纖維中；對於棉、麻織物，可采用浸軋法，經烘幹、熱處理後，將紫外線吸收劑固定在織物表面。對於裝飾用和產業用紡織品，可采用塗料印花或塗布的方法，將具有抗紫外線效果的反光陶瓷膠塗布在織物表面，形成保護膜；也可在織物表面精確塗布紫外線屏蔽劑或紫外線吸收劑，經幹燥和熱處理後，在織物表面成膜。塗層劑可以是PVC、PA、PU等。也可與陶瓷微粉混合進行包覆。此外，納米技術和微膠囊技術的應用也可以增強織物的抗紫外線功能。抗紫外線整理前後不同織物的紫外線透過率見表4。表4整理前後不同織物的紫外線透過率織物平紋織物緞紋織物整理前後的紫外線透過率(%)18.64 11.43 18.65 0.04 1。6.84 0.01.4.5其他因素紡織品抗紫外線輻射性能的壹般規律:短纖織物優於長絲織物；加工後的絲綢產品優於化纖原絲產品，細纖維面料優於粗纖維面料。扁平異形化纖織物優於圓形截面化纖織物；機織物優於針織物。5紫外線屏蔽劑所謂紫外線屏蔽劑，就是能吸收或反射紫外線的物質。紫外線屏蔽劑可分為無機和有機化合物。5.1無機紫外線屏蔽劑無機紫外線屏蔽劑又稱紫外線反射劑，主要是反射或折射入射的紫外線，達到防止紫外線輻射的目的。它們沒有光能的轉化，只是利用陶瓷或金屬氧化物等微細粉末與纖維或織物結合，增加紫外線在織物表面的反射和散射，從而防止紫外線穿透織物傷害人體皮膚。這些粉末包括高嶺土、碳酸鈣、滑石粉、氧化鐵、氧化鋅、氧化鉛等。實驗表明，在310-370nm波長範圍內，氧化鋅和氧化鉛對紫外線的反射或防護效果最好，氧化鐵和高嶺土也有壹定效果。這些無機成分與有機紫外線屏蔽劑相比，除了具有優越的耐光性和紫外線防護性外，還有壹定的優勢，耐熱性也很突出。特別地，氧化鋅具有抗菌和除臭功能。5.2有機紫外線屏蔽劑有機紫外線屏蔽劑又稱紫外線吸收劑，主要是吸收紫外線，將其轉化為能量較低的熱能或波長較短的電磁波，從而達到防止紫外線輻射的目的。作為紡織品的紫外線吸收劑，應具備以下特性:(1)安全無毒，特別是對皮膚無刺激和過敏反應；(2)紫外吸收範圍廣，效果好；(3)對熱、光、化學品穩定，無光催化作用；(4)吸收紫外線後不變色；(5)不影響紡織品的色牢度、白度、強度和手感；(6)良好的耐溶劑性和耐水洗性。國內外紫外線吸收劑種類繁多。通常使用的第壹代產品是水楊酸鹽、金屬離子整合劑、薄荷酯、苯並三唑和二苯甲酮。這些紫外線吸收劑沒有反應性官能團，不容易固定，容易擴散。第二代吸收劑，包括瑞士汽巴嘉基公司開發的鄰羥基苯-二苯三唑衍生物，為陽離子自分散配方，可用於高溫染色、軋染、印花等。，並且具有優異的升華牢度和熱固色性能。瑞士Colijn公司開發的Rayosan系列能與纖維素纖維上的羥基和聚酰胺上的氨基反應，不改變織物的外觀、手感和透氣性，還具有耐光牢度和耐洗牢度。紫外線吸收劑能將紫外線能量轉化為光、熱等形式釋放，有壹定的穩定性，但長時間、大劑量的紫外線照射會引起吸收劑分子分解。因此，為了提高整理效果的持久性，通常可以采用微膠囊技術將吸收劑裝入微膠囊中對織物進行整理。總之，對紫外線屏蔽劑的研究應著眼於提高織物的抗紫外線輻射能力和耐久性，適用於不同纖維材料的織物，不影響織物的柔軟性、色牢度和強度，盡量保證整理劑本身和人體、織物、環境不會受到傷害和汙染。還要研究整理劑濃度與不同織物品種之間的壹般規律，加強加工工藝的研究，在滿足紡織品抗紫外線性能指標要求的基礎上，盡可能降低生產成本。提高紡織品抗紫外線輻射功能的途徑為了減少紫外線對皮膚的傷害，需要減少紫外線透過織物的量。減少紫外線的透射主要有三種方式。6.1防紫外線纖維主要是指合成纖維生產過程中，紫外線屏蔽劑與* * *混合芯皮混合紡制，使纖維具有屏蔽紫外線的功能。這種方法得到的織物效果持久，手感好，但處理工藝要求高，成本高，不易用於天然纖維，混紡時效果難以控制。20世紀90年代初，日本可樂公司率先推出具有抗紫外線功能的“Esmo”纖維，即在PET聚合物熔體中均勻混合精細陶瓷粉末，紡制聚酯纖維。近年來發現，由特殊結構的陶瓷超細顆粒制成的纖維，不僅可以屏蔽紫外線，還具有隔熱性(即反射可見光和紅外線)。6.2防紫外線整理紡織品的防紫外線整理工藝與其最終用途有關。有四種整理工藝:6.2.1高溫高壓吸盡法對聚酯、尼龍等合成纖維織物進行紫外線屏蔽整理，可在高溫高壓下與分散染料同浴進行。此時紫外線吸收劑分子溶解到纖維中，只要選擇合適的紫外線吸收劑(包括低皮膚毒性)。6.2.2常壓吸盡法對於用壹些水溶性吸收劑處理過的毛、絲、棉、尼龍紡織品，只需在它們的水溶液中常壓處理即可，類似於水溶性染料染色。有些吸收劑也可以用染料壹浴染色和整理。6.2.3軋染法由於紫外屏蔽劑大多不溶於水，對棉、麻等天然纖維缺乏親和力，因此不能采用吸盡法，而應采用與樹脂(或粘合劑)同浴的方法將屏蔽劑固定在織物(纖維)表面。浸軋液由紫外線屏蔽劑、樹脂、柔軟劑等組成。但幹熱處理後，織物上的孔洞容易被樹脂(粘合劑)覆蓋，會影響成品織物的風格、吸水性和透氣性。6.2.4塗層法壹般在塗層劑中加入適量的紫外線屏蔽劑，用塗布機(如懸掛刮刀、圓網等)在織物表面進行塗層。)，然後經過幹燥和必要的熱處理，在織物表面成膜。這種方法雖然影響水洗牢度和手感，但對纖維種類適用性廣，處理成本低，對應用技術和設備要求低。塗布法中使用的紫外線屏蔽劑多為高折射的無機化合物，其紫外線吸收效果與其粒徑有關。由於紫外線屏蔽劑幾乎不溶於水，如果將屏蔽劑溶解於非水溶劑中進行整理，不僅操作不便，還會汙染環境。壹般將紫外線屏蔽劑乳化，使屏蔽劑均勻分散在水相中，可以穩定地保持紫外線屏蔽效果來整理織物。或者通過改變紫外線屏蔽劑的分子結構，賦予屏蔽劑水溶性，但由於母體分子結構小，影響了整理劑的結構，增加了成本。6.3抗紫外線纖維與織物整理的結合:當紫外線吸收劑和紫外線反射劑同時應用於纖維或織物上時，可以增加效率，防護效果更優越。比如unika公司的tornado UV，先用含有特殊陶瓷粉的滌綸長絲做面料，再用紫外線吸收劑整理，得到的面料紫外線屏蔽率在90%以上。目前國際上還沒有統壹的抗紫外線織物測試方法和標準。常用的測試方法有四種:7.1紫外分光光度計法。用紫外分光光度計法或紫外強度計測量各種抗紫外樣品的光譜透過率曲線，可以判斷各波長的透過率，用面積比計算出某壹紫外區域的平均透過率來評價防護效果。但是這種方法有其不完善之處。所以大部分纖維面料都是半透明的，表面不平整，所以光線在面料中的傳輸比較復雜。除了壹些光被材料吸收，還有光的折射和反射。折射和反射的量與單纖維的表面形貌、織物結構和厚度密切相關，所以測得的透過率較低。只有采用完善的檢測手段，如使用積分球捕集裝置或乳光玻璃擴散消除法，使用端接光電倍增管的分光光度計捕捉各個方向的光線，才能得到準確的數值。整理後織物的抗紫外線輻射效果優於原織物。因此，除了測定絕對值外，還可以作為空白試驗，比較紫外線透過率的降低百分比，顯示整理後織物的抗紫外線效果。7.2皮膚直接照射法在同壹皮膚內，用壹片或幾片織物覆蓋皮膚，用紫外線直接照射，記錄並比較出現的時間，以供評價。測量防曬系數。為了適應防護紫外線輻射的嚴格科學意義，UPF(紫外線防護因子)被逐漸改變，它是指采用防護用品後，紫外線輻射達到皮膚出現紅斑的臨界劑量所需的時間與不使用防護用品達到同等傷害程度的時間值之比。根據UPF的測試結果，對織物的紫外線防護效果進行了評價。UPF值越大，保護效果越好。(見表5)表5 UPF防護類別15-24良好防護)25-39非常好防護)40-50，50+優秀防護)7 3變色褪色方法)將光敏染料染色的基布置於標準紫外光源下，蓋上待測織物，開啟光源，光照壹定時間後，觀察蓋下光敏染料染色的基布顏色變化。顏色變化越小，待測織物的防紫外線效果越好。7.4紫外線強度累積法將放置在紫外線強度累積器上的織物用紫外線照射壹定時間，測量通過織物的紫外線累積量，然後計算。對於防紫外線織物質量的評價指標，目前較多的是紫外線屏蔽率。目前，紫外線屏蔽率是國內產品區分紫外線防護效果好壞的標準。A級:紫外線屏蔽率大於90%；B級:紫外線屏蔽率80%-90%；C類:紫外線屏蔽率50%-80%。壹般以A級為宜。屏蔽率通過在280-400nm波長範圍內的透射率的積分值獲得。此外，由於防紫外線整理織物主要用於制作夏裝，與人體皮膚直接接觸，需要加強防紫外線整理劑的皮膚過敏試驗、急性毒性試驗、致畸試驗等壹系列安全性試驗，確保產品對人體安全，對環境無害。展望加入WTO，中國紡織企業將不可避免地參與國際競爭。為了在激烈的市場競爭中取勝，必須從產品質量、檔次、功能性、保健性、環保性等多方面進行研究，全面提高我國紡織品的水平，增加產品的附加值。紡織品的防紫外線整理應充分利用我國各種資源的優勢，采用高新技術研究原料和紡紗，從原料選擇、織物結構、織物顏色、整理工藝等方面綜合考慮，提高織物的防紫外線性能。開發了壹種新型的環境友好型反應性整理劑，以提高整理後織物防護性能的耐久性，且不會對人體和環境造成危害。在開發應用中，基於織物的抗紫外線功能，可結合抗菌、遠紅外保暖等進行多功能復合整理，提高產品附加值。大力開發服裝、裝飾、工業用防紫外線產品。夏季要大力發展針織、梭織內外衣、泳裝、襪子、太陽帽、雨傘、運動服等。還應開拓產業用紡織品市場，如農業和建築業的室外建築、工人的工作服和工作帽、交通警察的制服、軍事防護用品、工業、農業和商業的遮陽篷等。這類紡織品如果能形成自己的特色，應用範圍很廣，批量大，效益好。國內外防紫外線紡織品市場潛力巨大。跟蹤國內外先進技術的研究，堅持開發新產品，必將形成新的經濟增長點。