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防紫外线纤维

防紫外线纤维
在物质生活水平日益提高的今天，人们对面料与服装的传统意识也有了新的突破，在追求舒适、高档的同时，更要求保健功能性成了新的时尚。
1.1紫外线辐射对人类健康的影响
近年来，由于大量的氟利昂等含卤素化合物滞留在地球上空，被紫外线分解形成活性氯，进而与臭氧发生连锁化学反应，使臭氧层遭到破坏，使短波紫外线有可能到达地面。紫外线对人体长期照射，会给人体带来各种不同程度的伤害，如使白内障的病人人数增加、人的免疫功能下降、阻碍植物和海水动物的成长发育等等。
1.2紫外线及其分类
紫外线是太阳光中波长短的一种光波，按波长可分为
短波区（UVC：200～290nm）
中波区（UVB：290～320nm）
长波区（UVA：320～400nm）
二、防紫外机理
一般情况下，紫外线照射到织物上，部分被反射，部分被吸收，其余的透过织物。
透过率+反射率+吸收率=100%
两个防紫外线的途径：
⑴增加织物对紫外线的反射率，得到的抗紫外线产品称紫外线反射剂；
⑵增加纺织品对紫外线的吸收率，得到的抗紫外线产品称紫外线吸收剂。
2.1紫外线反射剂
紫外线反射剂通过对入射紫外线反射或折射，而达到防紫外线辐射的目的。
它们没有光能转化，利用陶瓷或金属氧化物等细粉或超细粉与纤维或织物结合，增加织物表面对紫外线的反射和散射作用。
主要包括高岭土、碳酸钙、滑石粉、炭黑、氧化铁、氧化锌、氧化亚铅等。
2.2紫外线吸收剂
此类物质吸收紫外线能量后转变为活性异构体，并把能量转化为光和热的形式释放出来，同时恢复到原子结构。
需有以下特征：安全无毒；吸收紫外线范围广，效果好；对光、热和化学试剂稳定；不影响织物色牢度、强力和手感；溶解性、乳化性好，处理浴稳定性好及各项牢度好；原料制造方便，能大量供应。
常用的紫外线吸收剂有：金属离子化合物。水杨酸酯类化合物，苯酮类化合物以及苯唑类化合物。
有关专家曾经预测过，到2050年，平流层臭氧量将减少4%-20%。届时，紫外线对人类健康的影响也将成倍增大。因此，防紫外线纺织品应运而生，防紫外线纤维也逐渐受到人们的高度重视，未来防紫外线纤维将是一种极具开发前景的防护功能。
防紫外衣物
具有防紫外线效果的面料对夏天野外作业时间长的人员，如军人、交通警察、地质人员、建筑工人等等穿上这种面料制成的衣物，就可以防紫外线穿透。用防紫外线纤维制作的汽车内装饰布可减轻褪色，延长因紫外线照射而引起老化的时间。
各种抗紫外线化纤的应用领域
抗紫外线化纤应用领域
涤纶、涤棉衬衫、T恤、时装、
户外服、滑雪服、学生服、裙、家用窗帘
棉与弹性纤维泳装、运动服、沙滩装、太阳裙、保护耳杂和脖子的帽子
粘胶与棉男士夏装、女式衫、裙、裤
锦纶长筒袜、丝巾、郊游服、帐逢、防晒伞
丙纶蹬山服、手套、遮阳帽
三、防紫外线纤维的开发历史
早在20世纪80年代初期，日本可乐丽公司就推出有防紫外线功能的ESMO纤维，利用化纤改性技术，将纳米防紫外线材料作为添加剂来对纤维实现改性，制备功能化纤维和纳米复合纤维。
国外防紫外线纤维的大量开发，始于20世纪90年代初期，比较好的是日本，目前日本有十多家公司在生产性能优异的防紫外线纤维。我国防紫外线纤维开发虽然起步较晚，但发展很快。目前已有上海、天津，无锡等地开发出了防紫外线纤维，是在成纤聚合物聚合过程中或熔融状态下，加入具有防紫外线屏蔽性能的能吸收紫外线的添加剂氧化钛(TiO2)融熔纺丝制成防紫外线纤维。
自从1989年SolarProtectiveFactory公司（SPF）发现紫外线（UV）穿透T恤会达到警戒的百分比后，SPF公司就开始研发防晒布料。
4.1天然纤维的防紫外线处理
对天然纤维进行紫外线屏蔽处理，为天然纤维或其织物的吸尽处理法和涂层处理。
4.2含紫外线屏蔽剂的合成纤维制备
（1）在成纤聚合物聚合过程中或熔融状态下加入具有紫外线屏蔽性能的成分。
也就是选择一种合适的紫外线吸收剂与成纤高聚物的单体一起共聚，制得防紫外线共聚物，然后纺成防紫外线纤维。例如，日本专利报道，用常规的直接酯化或酯交换后缩聚的方法制得防紫外线良好的线型聚酯，再通过常规的熔融纺丝法纺制成纤维。这种纤维具有良好的防紫外线性能，能有效地吸收波长为280-340nm的紫外线，可用作室外用品。
（2）在纤维制造过程中或任意阶段将屏蔽紫外线剂混入纤维中。
防紫外线纤维的生产制造可通过共混纺丝制得，即将紫外线屏蔽剂或紫外线吸收剂的粉体在聚合物聚合时加入或直接共混纺丝，也可先制成防紫外线母粒再进行纺丝。这样制得的防紫外线纤维比后整理法制成的纺织品的防紫外线功能持久，耐洗性好，手感柔软，易于染色。但其混纺丝法由于粉体加入量的多少、颗粒的大小和均匀度的不同，其功能也不一样，并有可能逐渐堵塞喷丝孔，缩短喷丝板的寿命，增加成本。
五、防紫外性能及其评价方法
5.1防紫外线纤维的性能
（1）具有良好的紫外线屏蔽功能；
（2）聚合物经改性产生好的持久性；
（3）与普通制品一样耐洗和耐烫性好；
（4）从聚合物中溶出屏蔽剂，但不产生剥离，安全性好；
（5）与混入无机化合物同样，安全性、光稳定性良好，对皮肤无伤害；
（6）阳光下穿着感舒适；
（7）加工方便，具有持久性。
5.2防紫外性能评价方法
⑴紫外分光光度计：用紫外分光光度计或紫外线强度计测定各种防紫外线试样的分光透过率曲线，可以判断各波长的透过率，并可用面积比求出某一紫外线区域的平均透过率，评价防护效果。
⑵皮肤直接照射法：在同一皮肤相近部位，以一块或几块织物覆盖皮护，用紫外线直接照射，记录和比较出现红斑的时间以进行评定。
⑶光致变色法：变色法是用来比较不同织物防紫外线性能的实用的、定性的方法，是在不同的织物试件下面垫着相同的感光纸，然后放在太阳光下（或人造光源）暴露15～30s。再把感光纸定影处理后比较其颜色浓淡，感光纸色淡的，显然感光少，其上的织物防紫外线性能高。
⑷紫外线强度累计法：将被测试试样放在紫外线灯和紫外线灯和紫外线累计仪器的传感器之间，对被测试试样按给定时间进行照射，测试紫外线通过试样的紫外线累计量(QS/cm2)。同时在未放试样的情况下，测定相同给定时间内紫外线灯的照射累计量(Qk/cm2)。
紫外线的透过率=QS/Qk×100%
紫外线遮蔽率=（1-QS/Qk）×100%
5.3紫外线防护系数(UPF)
紫外线防护系数：UPF(UltravioletProtectionFactor)(又称紫外线遮挡系数)是表示织物防护紫外线的能力。它是紫外线对未防护的皮肤的平均辐射量与要经测试的织物遮挡后紫外线辐射量的比值。
5.4影响纺织品紫外线透过率的因素
（1）织物的组织和结构：越密的机织或针织物紫外线的通过量越小。同一织物组织，紫外线防护性能随这织物的厚度和质量的增加而增加，基本上取决于织物的覆盖系数。
（2）织物纤维的种类：不同的材料有不同的紫外线吸收性能。棉和粘胶织物紫外线的透过率均高。漂白的棉织物具有较大透过率。毛织物、丝织物具有较高的紫外线的吸收能力。涤纶，由于有芳香环结构，具有较高的紫外线吸收能力。具有消光剂的材料，较容易吸收紫外线。尼龙纤维相当容易通过紫外线的辐射。
（3）织物的颜色及颜色的深浅：许多染料均吸收紫外线。一般来说，深颜色的具有较好的防护性能。黑色和深蓝色具有较低的紫外线穿透率。
（4）后整理：经抗紫外处理的织物，反复洗涤后会影响它的抗紫外性能。未经紫外整理的服装，经缩水后会改善它的抗紫外性能。
（5）含湿量：湿衣物较干的衣物具有较低的紫外线透过率。
六.防紫外纤维的开发与应用
目前，市场上的防紫外线服饰大都为化纤及化纤混纺织物，但各化纤应用领域的侧重点有所不同。
其中，抗紫外线涤纶纤维非常适用于生产各类机织、针织服饰面料，可纯纺或交织生产，主要用于加工夏季服装面料及太阳帽、凉伞、夏季女式长筒袜等，织造性能良好，织物风格独特、手感舒适。抗紫外线涤纶织物具有较强的紫外屏蔽率(可达98％)，且该产品无毒、无味、功能性持久、对皮肤无刺激。预期该产品是一种非常具有市场开发潜力的集功能性、保健性、舒适性为一体的纺织原料。
市场上防紫外纤维的应用
现在服装面料发展的趋势，是把高科技与时代经济和文化发展紧密结合，进一步融入百姓生活，舒适、休闲、时尚、绿色、环保和健康的复合型功能是发展的潮流。防紫外线纺织品是1990年代新发展起来的功能性产品，是把高科技纳米技术用于纺织服装方面的典型实例，因其在防紫外线方面的良好的效果，已越来越受到广大消费者的青睐。但仍存在一些关键的技术问题，如纳米微粒的制备、保存、运输、纳米微粒的团聚、纳米颗粒的表面改性、纳米粉末在织物上的均匀分布等。这些使其应用受到限制，但因其在防紫外线方面的独特功能，在织物防紫外线方面已显示出巨大的应用前景。458FVX

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