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(jì)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(yán)重的破壞，到達(dá)地球表面的紫外線不斷增加，造成對(duì)人體健康的危害更令人擔(dān)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(jìn)維生素D的合成，有利于人體健康，但在烈日持續(xù)照射下，人體皮膚會(huì)失去抵御能力，易發(fā)生灼傷，出現(xiàn)紅斑或水皰，過量的紫外線照射還會(huì)誘發(fā)皮膚病，會(huì)導(dǎo)致皮膚癌、白內(nèi)障，抑制人體免疫系統(tǒng)。因此，為了保護(hù)人體免遭過量紫外線的輻射，研究開發(fā)抗紫外線輻射的產(chǎn)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(xué)纖維中較差^[1] ，對(duì)UV-A和UV-B波段的紫外線都有較高的透過率。所以，對(duì)棉織物和滌棉織物進(jìn)行抗紫外線功能整理研究，對(duì)保護(hù)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(qiáng)烈選擇性吸收紫外線，并能進(jìn)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(duì)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(jī)類紫外線屏蔽劑

無機(jī)類紫外線屏蔽劑，又被稱作紫外線反射劑，主要通過對(duì)入射紫外線反射或折射，而達(dá)到防紫外線的目的。它們沒有光能的轉(zhuǎn)化作用，只是利用陶瓷粉或金屬氧化物等細(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，進(jìn)而防止紫外線透過織物。

2.2.2 有機(jī)類紫外線屏蔽劑

有機(jī)類紫外線屏蔽劑，又稱紫外線吸收劑，顧名思義這類物質(zhì)能吸收紫外線，并將其轉(zhuǎn)換為低能量的熱能或波長較短的電磁波，從而達(dá)到防紫外線輻射的目的。目前紡織品上應(yīng)用的有機(jī)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(yīng)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(jī)類和有機(jī)類整理劑，這兩類整理劑各有其特點(diǎn)，如將這兩類物質(zhì)混合后處理織物，使它們對(duì)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(zhì)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(jī)類紫外線吸收劑混合復(fù)配得到整理劑UV-R。

4  實(shí)驗(yàn)材料與儀器

4.1 實(shí)驗(yàn)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(lián)劑、柔軟劑、進(jìn)口紫外線吸收劑

4.1.2 試樣  純棉規(guī)格：30×30×68×68×50平紋細(xì)布，32×32×130×70斜紋,40×40×133×72緞紋，T/C細(xì)紡布規(guī)格：45×45×110×76

4.1.3儀器  紫外分光光度計(jì)、烘箱、均勻軋車、電動(dòng)攪拌

4.2  測試方法

    織物抗紫外線性能測試：按AS-NZS4399標(biāo)準(zhǔn) ^[5]

4.3 實(shí)驗(yàn)方法：

（1）預(yù)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(shí)驗(yàn)方法：

實(shí)驗(yàn)1#：

  抗紫外線整理劑UV-R（15%）   20g/L

      粘合劑            10～15g/L

      交聯(lián)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(yù)烘（90–100℃×1.5min）→焙烘(150~200℃×2min)→待測指標(biāo).

實(shí)驗(yàn)2#：

      納米整理劑（15%） 　   20g/L

      粘合劑                10g/L

交聯(lián)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(yù)烘（90–100℃×1.5min）→焙烘(150℃~200℃×2min)→待測指標(biāo).

實(shí)驗(yàn)3#：（進(jìn)口紫外線吸收劑吸盡法）

       進(jìn)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(shí)加工,浴比1:30)→95℃X60min →烘干

實(shí)驗(yàn)4#： （進(jìn)口紫外線吸收劑與染色同浴吸盡法）

       進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果

5.1紫外線整理劑UV-R中納米與有機(jī)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(jī)類紫外線吸收比例進(jìn)行整理液的配置，采用實(shí)驗(yàn)1# 的工藝，對(duì)純棉細(xì)布織物進(jìn)行整理,紫外線透過率測試結(jié)果如表1。

    抗紫外線整理劑中隨著納米材料所占質(zhì)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(dāng)納米材料所占質(zhì)量百分含量過大時(shí)，抗紫外線輻射性能有所下降。最終，選擇納米與有機(jī)類紫外線吸收劑比例為1:1。

表1     復(fù)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(jī)類紫外線吸收劑1:1配置的抗紫外線整理劑UV-R，按實(shí)驗(yàn)1#分別對(duì)純棉平紋織物、斜紋織物和緞紋織物進(jìn)行整理，其紫外線透過率如表2所示。經(jīng)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(duì)比實(shí)驗(yàn)

     分別按照實(shí)驗(yàn)方案1#、2#、3#和4#對(duì)純棉平紋細(xì)布和T/C平紋細(xì)布進(jìn)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(gè)處方整理后都具有優(yōu)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(xì)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(xì)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(duì)織物的防紫外線效果的影響

單獨(dú)使用納米整理劑能達(dá)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(dá)2.3%，滌棉織物的紫外線透過率可達(dá)1.2%；復(fù)配有機(jī)紫外線吸收劑可提高防紫外線整理效果，并降低成本；進(jìn)口的反應(yīng)型防紫外線整理劑的效果比復(fù)合整理劑UV-R稍差，且成本高。

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

6．結(jié)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(yōu)異的抗紫線性能，防曬指數(shù)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(jìn)行。