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，隨著碳氟係溶劑和氟裏昂的大量使用，使地球大氣層中臭氧層遭到嚴(yan) 重的破壞，到達地球表麵的紫外線不斷增加，造成對人體(ti) 健康的危害更令人擔憂。紫外線是波長為(wei) 180~400nm的電磁波，適量的紫外線輻射具有殺菌作用並能促進維生素D的合成，有利於(yu) 人體(ti) 健康，但在烈日持續照射下，人體(ti) 皮膚會(hui) 失去抵禦能力，易發生灼傷(shang) ，出現紅斑或水皰，過量的紫外線照射還會(hui) 誘發皮膚病，會(hui) 導致皮膚癌、白內(nei) 障，抑製人體(ti) 免疫係統。因此，為(wei) 了保護人體(ti) 免遭過量紫外線的輻射，研究開發抗紫外線輻射的產(chan) 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(men) 青睞的夏季服裝麵料，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(yi) 。

2 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，並能進行能量交換，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，部分在表麵被反射，部分被織物吸收，其餘(yu) 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(men) 沒有光能的轉化作用，隻是利用陶瓷粉或金屬氧化物等細粉或超細粉與(yu) 纖維或織物結合，增加織物表麵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(yi) 這類物質能吸收紫外線，並將其轉換為(wei) 低能量的熱能或波長較短的電磁波，從(cong) 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、苯並三唑類化合物、反應型紫外線吸收劑等。

3 整理劑的篩選和製備

    抗紫外線整理劑有兩(liang) 大類，即無機類和有機類整理劑，這兩(liang) 類整理劑各有其特點，如將這兩(liang) 類物質混合後處理織物，使它們(men) 對紫外線既具有反射和散射作用又具有吸收作用，從(cong) 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。基於(yu) 這種分析，我們(men) 選用了納米的陶瓷粉（主要成分為(wei) 氧化鋅）和有機類紫外線吸收劑混合複配得到整理劑UV-R。

4  實驗材料與(yu) 儀(yi) 器

4.1 實驗材料

4.1.1 助劑  抗紫外線整理劑UV-R（自製）、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(yi) 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→烘幹→絲(si) 光；滌棉布精練→水洗→絲(si) 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：配製工作液→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：配製工作液→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：配製工作液(與(yu) 漂白同時加工,浴比1:30)→95℃X60min →烘幹

實驗4#： （進口紫外線吸收劑與(yu) 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：:配製工作液(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(yu) 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(yu) 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(yu) 有機類紫外線吸收劑比例為(wei) 1:1。

表1     複合防紫外線整理劑的最佳配方

5.2  不同織物整理前後的紫外線透過率

     用納米與(yu) 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。經過整理後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後紫外線透過率(%)

5.3   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(ge) 處方整理後都具有優(you) 良的防紫外線的性能，遮斷率平均在95%~98%之間，新研製抗紫外線整理劑UV-R整理後的純棉和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%；複配有機紫外線吸收劑可提高防紫外線整理效果，並降低成本；進口的反應型防紫外線整理劑的效果比複合整理劑UV-R稍差，且成本高。

本成果研製的複合整理劑UV-R用於(yu) 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(you) 良的防紫外線功能，可大大降低紫外線的透過率。

6．結論

    用研製出了抗紫外線整理劑UV-R整理後的織物防具有優(you) 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(yu) 其他功能性整理同浴進行。