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防紫外線纖維

防紫外線纖維
在物質生活水平日益提高的今天，人們對面料與服裝的傳統意識也有了新的突破，在追求舒適、高檔的同時，更要求保健功能性成了新的時尚。
1.1紫外線輻射對人類健康的影響
近年來，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，進而與臭氧發生連鎖化學反應，使臭氧層遭到破壞，使短波紫外線有可能到達地面。紫外線對人體長期照射，會給人體帶來各種不同程度的傷害，如使白內障的病人人數增加、人的免疫功能下降、阻礙植物和海水動物的成長發育等等。
1.2紫外線及其分類
紫外線是太陽光中波長短的一種光波，按波長可分為
短波區（UVC：200～290nm）
中波區（UVB：290～320nm）
長波區（UVA：320～400nm）
二、防紫外機理
一般情況下，紫外線照射到織物上，部分被反射，部分被吸收，其余的透過織物。
透過率+反射率+吸收率=100%
兩個防紫外線的途徑：
⑴增加織物對紫外線的反射率，得到的抗紫外線產品稱紫外線反射劑；
⑵增加紡織品對紫外線的吸收率，得到的抗紫外線產品稱紫外線吸收劑。
2.1紫外線反射劑
紫外線反射劑通過對入射紫外線反射或折射，而達到防紫外線輻射的目的。
它們沒有光能轉化，利用陶瓷或金屬氧化物等細粉或超細粉與纖維或織物結合，增加織物表面對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
此類物質吸收紫外線能量后轉變為活性異構體，并把能量轉化為光和熱的形式釋放出來，同時恢復到原子結構。
需有以下特征：安全無毒；吸收紫外線范圍廣，效果好；對光、熱和化學試劑穩定；不影響織物色牢度、強力和手感；溶解性、乳化性好，處理浴穩定性好及各項牢度好；原料制造方便，能大量供應。
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。
有關專家曾經預測過，到2050年，平流層臭氧量將減少4%-20%。屆時，紫外線對人類健康的影響也將成倍增大。因此，防紫外線紡織品應運而生，防紫外線纖維也逐漸受到人們的高度重視，未來防紫外線纖維將是一種極具開發前景的防護功能。
防紫外衣物
具有防紫外線效果的面料對夏天野外作業時間長的人員，如軍人、交通警察、地質人員、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裝飾布可減輕褪色，延長因紫外線照射而引起老化的時間。
各種抗紫外線化纖的應用領域
抗紫外線化纖應用領域
滌綸、滌棉襯衫、T恤、時裝、
戶外服、滑雪服、學生服、裙、家用窗簾
棉與彈性纖維泳裝、運動服、沙灘裝、太陽裙、保護耳雜和脖子的帽子
粘膠與棉男士夏裝、女式衫、裙、褲
錦綸長筒襪、絲巾、郊游服、帳逢、防曬傘
丙綸蹬山服、手套、遮陽帽
三、防紫外線纖維的開發歷史
早在20世紀80年代初期，日本可樂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，將納米防紫外線材料作為添加劑來對纖維實現改性，制備功能化纖維和納米復合纖維。
國外防紫外線纖維的大量開發，始于20世紀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性能優異的防紫外線纖維。我國防紫外線纖維開發雖然起步較晚，但發展很快。目前已有上海、天津，無錫等地開發出了防紫外線纖維，是在成纖聚合物聚合過程中或熔融狀態下，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）發現紫外線（UV）穿透T恤會達到警戒的百分比后，SPF公司就開始研發防曬布料。
4.1天然纖維的防紫外線處理
對天然纖維進行紫外線屏蔽處理，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程中或熔融狀態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，日本專利報道，用常規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，再通過常規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，能有效地吸收波長為280-340nm的紫外線，可用作室外用品。
（2）在纖維制造過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制造可通過共混紡絲制得，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加入或直接共混紡絲，也可先制成防紫外線母粒再進行紡絲。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、防紫外性能及其評價方法
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）聚合物經改性產生好的持久性；
（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，但不產生剝離，安全性好；
（5）與混入無機化合物同樣，安全性、光穩定性良好，對皮膚無傷害；
（6）陽光下穿著感舒適；
（7）加工方便，具有持久性。
5.2防紫外性能評價方法
⑴紫外分光光度計：用紫外分光光度計或紫外線強度計測定各種防紫外線試樣的分光透過率曲線，可以判斷各波長的透過率，并可用面積比求出某一紫外線區域的平均透過率，評價防護效果。
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，用紫外線直接照射，記錄和比較出現紅斑的時間以進行評定。
⑶光致變色法：變色法是用來比較不同織物防紫外線性能的實用的、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紫外線強度累計法：將被測試試樣放在紫外線燈和紫外線燈和紫外線累計儀器的傳感器之間，對被測試試樣按給定時間進行照射，測試紫外線通過試樣的紫外線累計量(QS/cm2)。同時在未放試樣的情況下，測定相同給定時間內紫外線燈的照射累計量(Qk/cm2)。
紫外線的透過率=QS/Qk×100%
紫外線遮蔽率=（1-QS/Qk）×100%
5.3紫外線防護系數(UPF)
紫外線防護系數：UPF(UltravioletProtectionFactor)(又稱紫外線遮擋系數)是表示織物防護紫外線的能力。它是紫外線對未防護的皮膚的平均輻射量與要經測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率的因素
（1）織物的組織和結構：越密的機織或針織物紫外線的通過量越小。同一織物組織，紫外線防護性能隨這織物的厚度和質量的增加而增加，基本上取決于織物的覆蓋系數。
（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率均高。漂白的棉織物具有較大透過率。毛織物、絲織物具有較高的紫外線的吸收能力。滌綸，由于有芳香環結構，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。尼龍纖維相當容易通過紫外線的輻射。
（3）織物的顏色及顏色的深淺：許多染料均吸收紫外線。一般來說，深顏色的具有較好的防護性能。黑色和深藍色具有較低的紫外線穿透率。
（4）后整理：經抗紫外處理的織物，反復洗滌后會影響它的抗紫外性能。未經紫外整理的服裝，經縮水后會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率。
六.防紫外纖維的開發與應用
目前，市場上的防紫外線服飾大都為化纖及化纖混紡織物，但各化纖應用領域的側重點有所不同。
其中，抗紫外線滌綸纖維非常適用于生產各類機織、針織服飾面料，可純紡或交織生產，主要用于加工夏季服裝面料及太陽帽、涼傘、夏季女式長筒襪等，織造性能良好，織物風格獨特、手感舒適。抗紫外線滌綸織物具有較強的紫外屏蔽率(可達98％)，且該產品無毒、無味、功能性持久、對皮膚無刺激。預期該產品是一種非常具有市場開發潛力的集功能性、保健性、舒適性為一體的紡織原料。
市場上防紫外纖維的應用
現在服裝面料發展的趨勢，是把高科技與時代經濟和文化發展緊密結合，進一步融入百姓生活，舒適、休閑、時尚、綠色、環保和健康的復合型功能是發展的潮流。防紫外線紡織品是1990年代新發展起來的功能性產品，是把高科技納米技術用于紡織服裝方面的典型實例，因其在防紫外線方面的良好的效果，已越來越受到廣大消費者的青睞。但仍存在一些關鍵的技術問題，如納米微粒的制備、保存、運輸、納米微粒的團聚、納米顆粒的表面改性、納米粉末在織物上的均勻分布等。這些使其應用受到限制，但因其在防紫外線方面的獨特功能，在織物防紫外線方面已顯示出巨大的應用前景。458FVX

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