无滴膜会阻挡紫外线吗？

1前言自20世纪20年代以来，由于碳氟溶剂和氟利昂的大量使用，地球大气中的臭氧层遭到严重破坏，到达地球表面的紫外线不断增加。紫外线是波长在200-40 nm的电磁波，波长在400-32 nm的区域称为UV-A；波长在320-280nm的区域称为UV-B；波长在280-200nm的区域称为UV-C，UV-C波长较短，已被空气吸收，无法到达地球表面。太阳光中紫外线约占6%，其中UV-A比例大，UV-B比例小。UV-A会穿透表皮，使肌肉失去弹性，使皮肤粗糙，形成皱纹。UV-B与致癌物有关。所以要有效屏蔽UV-B和UV-A的短波和长波部分，一般来说，适度的紫外线照射有杀菌作用，能促进维生素D的合成，对人体健康有益。但在烈日的持续暴晒下，人体皮肤会失去抵抗能力，容易出现灼伤、红斑或水泡。过量的紫外线照射还会诱发皮肤病(如皮炎、着色性干皮病)甚至皮肤癌，促进白内障的形成，降低人体免疫功能。有数据显示，臭氧层每减少1%，紫外线辐射强度就会增加2%，患皮肤癌的可能性就会增加3%。因此，为了保护人体免受过量的紫外线辐射，纺织品的抗紫外线辐射整理迫在眉睫。2国内外防紫外线纺织品的发展趋势最早开发的防紫外线商品是防紫外线化妆品。90年代后，防紫外线面料异军突起，其中日本企业最为突出。他们相继推出了具有防紫外线辐射功能的运动服、衬衫、丝袜、帽子和雨伞，深受消费者欢迎。以澳大利亚为例，这个纬度低、日照强的国家，率先研发出保护人体的防紫外线纺织品，使防紫外线纺织品进入商业化阶段。他们通常采用添加抗紫外线整理剂和紫外线屏蔽剂的方法。此外，紫外线吸收剂和反射剂同时应用于织物，使防紫外线效果更优越。如unika公司的tornado UV先将含有特殊陶瓷粉的聚酯长丝制成织物，再用紫外线吸收剂处理，所得织物的紫外线屏蔽率高达97%。此外，纳米技术被应用于防紫外线纺织品。比如利用纳米粉体的量子尺寸效应，对某一波长的吸收有“蓝移现象”，对各种波长的吸收有“增宽现象”，导致对紫外光的吸收效果显著增加，保证了产品的紫外线屏蔽效果。目前最常用的吸收紫外线的纳米材料有:30-4nm的TiO2，对400nm以下的紫外线有很强的吸收能力；A1203纳米粉体对波长在250nm以下的紫外线有很强的吸收能力；二氧化硅对波长低于400纳米的紫外线的反射率高达95%。目前，我国对防紫外线纺织品的研究才刚刚起步。天津石化公司研究院开发了含陶瓷粉的抗紫外线涤纶短纤和网络低弹丝。上海第十一化纤厂开发了抗紫外线涤纶短纤维。东华大学化纤工程研究中心开发了化纤级超细抗紫外线粉末和母料；山东巨龙化工公司通过合理搭配紫外线吸收剂和屏蔽剂，成功开发出棉织物防紫外线整理剂。厦门华普高科技产业有限公司研发的纳米级陶瓷棉纺织品，具有防紫外线、抗菌、远红外保温功能；Xi安华杰科技发展有限公司采用超细粉体材料混合纤维制作衣服，可以吸收和隔离95%以上的紫外线，有效防止紫外线对人体的伤害。3纺织品防紫外线整理机理纺织品防紫外线整理的机理是应用一种能反射和/或强烈选择性吸收紫外线，并能转换能量的物质，以热能或其他无害的低能辐射释放或消耗能量。施用这些物质后，纺织品对织物的服用性能没有不良影响，符合使用要求。因此，纺织品的抗紫外辐射整理类似于聚合物的光稳定性。但耐光性是为了保护高分子化合物免受紫外线照射引起的自动氧化，导致聚合物降解，外观和结构性质发生变化；防紫外线整理是为了保护人体免受过量紫外线的伤害。从光学原理来说，光照射到物体上，一部分在表面反射，一部分被物体吸收，剩下的透过物体。而防紫外线处理过的面料，光线打在面料上，一部分通过缝隙穿过面料。织物上的紫外线屏蔽剂要么反射紫外线，要么选择性地吸收并将其能量转化为低能释放出来，从而屏蔽紫外线。4影响纺织品抗紫外线辐射功能的因素织物的抗紫外线能力主要取决于织物本身的抗紫外线能力。织物通常具有复杂的表面，不仅可以吸收光线，还可以散射和反射光线。但由于印染后单纤维表面形态、织物组织规格、颜色深浅和整理方法的不同，散射和反射都有显著变化。因此，在研究纺织品的抗紫外线辐射性能时，应综合考虑各种因素。4.1纤维类型不同的纤维类型具有不同的紫外线透过率和紫外线防护系数(UPF)。涤纶和羊毛纤维的紫外线透过率和紫外线防护系数比棉和粘胶纤维低。由于聚酯结构中的苯环和羊毛蛋白分子中的芳香族氨基酸，对300nm以下的光有很大的吸收。因此，羊毛、麻、丝、涤纶以及具有防紫外线功能的防紫外线化纤是首选原料。而棉织物防紫外线能力相对较差，是最容易穿透紫外线的织物。因此，对棉织物进行防紫外线整理是当务之急。表1不同纤维的未染色织物的UPF值纤维类型织物厚度(mm)克重(g/m2) UPF值棉府绸(未漂)0.18 107 6棉级(漂白)0.22 110 2亚麻平布0.14 89 18丝缎绉0.20 84 6羊毛测试织物0.2892 4 4.2织物结构织物结构决定了织物的几何形状及其多孔结构。织物结构包括厚度、紧密度(覆盖系数或孔隙率)等。紧凑的结构需要大量的经纱和纬纱，覆盖系数大，紫外线透过率低，保护作用大。稀松布的覆盖系数较低，光线不易遮挡，因此其防护作用较小。紫外线防护系数(UPF)随着织物密度的增加而增加。对于具有重织物重量的重织物，也存在类似的情况。表2面料参数及紫外线透过率纤维类型经纬密度(根/英寸)厚度(英寸)紧度(%)覆盖率(%)透过率(%)棉11 20.7 88.8 25.1粘胶155 0.010 10 19.4 86.0 27.3尼龙163 0.000+001.022 20.6 93.1.8 . 6丝179 0.018.6 90.0 14.6聚酯146 0.009 17.9 79.5 23。这是因为为了获得某种颜色，染料必须选择性地吸收可见光辐射，有些染料的吸收带延伸到紫外光谱，因此起着紫外线吸收剂的作用。一般来说，随着纺织品颜色的加深，织物的紫外线透过率降低，抗紫外线性能提高。此外，化学纤维的消光处理也影响其紫外线透过率。不同染料与紫外线透过率的关系见表3。表3不同染料与紫外线透过率染料的关系0.5%owf浴1.0%owf浴吸尽率(%)透过率(%)吸尽率(%)透过率(%)。直接黄12 60 13.18.6直接黄28 80 19.9 86 29.3直接黄44 58 18.4 61 28.6直接黄L06 68 19.3 58 28。74 37.1直接红28 88 38.7 89 50.7直接红80 74 17.3 73 24.7直接紫9 80 20.9 75 28.8直接蓝1 76 21.5 70 30.2直接蓝86 36 16.2 33 65438。6直接蓝218 68 13.1.67 19.0直接绿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防紫外线整理的方式和产品的最终用途。作为服装面料，考虑到夏季穿着时柔软舒适的要求，对于涤纶、氨纶等合成纤维面料，可以选择合适的紫外线吸收剂，用分散染料高温高压染色，使紫外线吸收剂分子融入纤维中；对于棉、麻织物，可采用浸轧法，经烘干、热处理后，将紫外线吸收剂固定在织物表面。对于装饰用和产业用纺织品，可采用涂料印花或涂布的方法，将具有抗紫外线效果的反光陶瓷胶涂布在织物表面，形成保护膜；也可在织物表面精确涂布紫外线屏蔽剂或紫外线吸收剂，经干燥和热处理后，在织物表面成膜。涂层剂可以是PVC、PA、PU等。也可与陶瓷微粉混合进行包覆。此外，纳米技术和微胶囊技术的应用也可以增强织物的抗紫外线功能。抗紫外线整理前后不同织物的紫外线透过率见表4。表4整理前后不同织物的紫外线透过率织物平纹织物缎纹织物整理前后的紫外线透过率(%)18.64 11.43 18.65 0.04 1。6.84 0.01.4.5其他因素纺织品抗紫外线辐射性能的一般规律:短纤织物优于长丝织物；加工后的丝绸产品优于化纤原丝产品，细纤维面料优于粗纤维面料。扁平异形化纤织物优于圆形截面化纤织物；机织物优于针织物。5紫外线屏蔽剂所谓紫外线屏蔽剂，就是能吸收或反射紫外线的物质。紫外线屏蔽剂可分为无机和有机化合物。5.1无机紫外线屏蔽剂无机紫外线屏蔽剂又称紫外线反射剂，主要是反射或折射入射的紫外线，达到防止紫外线辐射的目的。它们没有光能的转化，只是利用陶瓷或金属氧化物等微细粉末与纤维或织物结合，增加紫外线在织物表面的反射和散射，从而防止紫外线穿透织物伤害人体皮肤。这些粉末包括高岭土、碳酸钙、滑石粉、氧化铁、氧化锌、氧化铅等。实验表明，在310-370nm波长范围内，氧化锌和氧化铅对紫外线的反射或防护效果最好，氧化铁和高岭土也有一定效果。这些无机成分与有机紫外线屏蔽剂相比，除了具有优越的耐光性和紫外线防护性外，还有一定的优势，耐热性也很突出。特别地，氧化锌具有抗菌和除臭功能。5.2有机紫外线屏蔽剂有机紫外线屏蔽剂又称紫外线吸收剂，主要是吸收紫外线，将其转化为能量较低的热能或波长较短的电磁波，从而达到防止紫外线辐射的目的。作为纺织品的紫外线吸收剂，应具备以下特性:(1)安全无毒，特别是对皮肤无刺激和过敏反应；(2)紫外吸收范围广，效果好；(3)对热、光、化学品稳定，无光催化作用；(4)吸收紫外线后不变色；(5)不影响纺织品的色牢度、白度、强度和手感；(6)良好的耐溶剂性和耐水洗性。国内外紫外线吸收剂种类繁多。通常使用的第一代产品是水杨酸盐、金属离子整合剂、薄荷酯、苯并三唑和二苯甲酮。这些紫外线吸收剂没有反应性官能团，不容易固定，容易扩散。第二代吸收剂，包括瑞士汽巴嘉基公司开发的邻羟基苯-二苯三唑衍生物，为阳离子自分散配方，可用于高温染色、轧染、印花等。，并且具有优异的升华牢度和热固色性能。瑞士Colijn公司开发的Rayosan系列能与纤维素纤维上的羟基和聚酰胺上的氨基反应，不改变织物的外观、手感和透气性，还具有耐光牢度和耐洗牢度。紫外线吸收剂能将紫外线能量转化为光、热等形式释放，有一定的稳定性，但长时间、大剂量的紫外线照射会引起吸收剂分子分解。因此，为了提高整理效果的持久性，通常可以采用微胶囊技术将吸收剂装入微胶囊中对织物进行整理。总之，对紫外线屏蔽剂的研究应着眼于提高织物的抗紫外线辐射能力和耐久性，适用于不同纤维材料的织物，不影响织物的柔软性、色牢度和强度，尽量保证整理剂本身和人体、织物、环境不会受到伤害和污染。还要研究整理剂浓度与不同织物品种之间的一般规律，加强加工工艺的研究，在满足纺织品抗紫外线性能指标要求的基础上，尽可能降低生产成本。提高纺织品抗紫外线辐射功能的途径为了减少紫外线对皮肤的伤害，需要减少紫外线透过织物的量。减少紫外线的透射主要有三种方式。6.1防紫外线纤维主要是指合成纤维生产过程中，紫外线屏蔽剂与* * *混合芯皮混合纺制，使纤维具有屏蔽紫外线的功能。这种方法得到的织物效果持久，手感好，但处理工艺要求高，成本高，不易用于天然纤维，混纺时效果难以控制。20世纪90年代初，日本可乐公司率先推出具有抗紫外线功能的“Esmo”纤维，即在PET聚合物熔体中均匀混合精细陶瓷粉末，纺制聚酯纤维。近年来发现，由特殊结构的陶瓷超细颗粒制成的纤维，不仅可以屏蔽紫外线，还具有隔热性(即反射可见光和红外线)。6.2防紫外线整理纺织品的防紫外线整理工艺与其最终用途有关。有四种整理工艺:6.2.1高温高压吸尽法对聚酯、尼龙等合成纤维织物进行紫外线屏蔽整理，可在高温高压下与分散染料同浴进行。此时紫外线吸收剂分子溶解到纤维中，只要选择合适的紫外线吸收剂(包括低皮肤毒性)。6.2.2常压吸尽法对于用一些水溶性吸收剂处理过的毛、丝、棉、尼龙纺织品，只需在它们的水溶液中常压处理即可，类似于水溶性染料染色。有些吸收剂也可以用染料一浴染色和整理。6.2.3轧染法由于紫外屏蔽剂大多不溶于水，对棉、麻等天然纤维缺乏亲和力，因此不能采用吸尽法，而应采用与树脂(或粘合剂)同浴的方法将屏蔽剂固定在织物(纤维)表面。浸轧液由紫外线屏蔽剂、树脂、柔软剂等组成。但干热处理后，织物上的孔洞容易被树脂(粘合剂)覆盖，会影响成品织物的风格、吸水性和透气性。6.2.4涂层法一般在涂层剂中加入适量的紫外线屏蔽剂，用涂布机(如悬挂刮刀、圆网等)在织物表面进行涂层。)，然后经过干燥和必要的热处理，在织物表面成膜。这种方法虽然影响水洗牢度和手感，但对纤维种类适用性广，处理成本低，对应用技术和设备要求低。涂布法中使用的紫外线屏蔽剂多为高折射的无机化合物，其紫外线吸收效果与其粒径有关。由于紫外线屏蔽剂几乎不溶于水，如果将屏蔽剂溶解于非水溶剂中进行整理，不仅操作不便，还会污染环境。一般将紫外线屏蔽剂乳化，使屏蔽剂均匀分散在水相中，可以稳定地保持紫外线屏蔽效果来整理织物。或者通过改变紫外线屏蔽剂的分子结构，赋予屏蔽剂水溶性，但由于母体分子结构小，影响了整理剂的结构，增加了成本。6.3抗紫外线纤维与织物整理的结合:当紫外线吸收剂和紫外线反射剂同时应用于纤维或织物上时，可以增加效率，防护效果更优越。比如unika公司的tornado UV，先用含有特殊陶瓷粉的涤纶长丝做面料，再用紫外线吸收剂整理，得到的面料紫外线屏蔽率在90%以上。目前国际上还没有统一的抗紫外线织物测试方法和标准。常用的测试方法有四种:7.1紫外分光光度计法。用紫外分光光度计法或紫外强度计测量各种抗紫外样品的光谱透过率曲线，可以判断各波长的透过率，用面积比计算出某一紫外区域的平均透过率来评价防护效果。但是这种方法有其不完善之处。所以大部分纤维面料都是半透明的，表面不平整，所以光线在面料中的传输比较复杂。除了一些光被材料吸收，还有光的折射和反射。折射和反射的量与单纤维的表面形貌、织物结构和厚度密切相关，所以测得的透过率较低。只有采用完善的检测手段，如使用积分球捕集装置或乳光玻璃扩散消除法，使用端接光电倍增管的分光光度计捕捉各个方向的光线，才能得到准确的数值。整理后织物的抗紫外线辐射效果优于原织物。因此，除了测定绝对值外，还可以作为空白试验，比较紫外线透过率的降低百分比，显示整理后织物的抗紫外线效果。7.2皮肤直接照射法在同一皮肤内，用一片或几片织物覆盖皮肤，用紫外线直接照射，记录并比较出现的时间，以供评价。测量防晒系数。为了适应防护紫外线辐射的严格科学意义，UPF(紫外线防护因子)被逐渐改变，它是指采用防护用品后，紫外线辐射达到皮肤出现红斑的临界剂量所需的时间与不使用防护用品达到同等伤害程度的时间值之比。根据UPF的测试结果，对织物的紫外线防护效果进行了评价。UPF值越大，保护效果越好。(见表5)表5 UPF防护类别15-24良好防护)25-39非常好防护)40-50，50+优秀防护)7 3变色褪色方法)将光敏染料染色的基布置于标准紫外光源下，盖上待测织物，开启光源，光照一定时间后，观察盖下光敏染料染色的基布颜色变化。颜色变化越小，待测织物的防紫外线效果越好。7.4紫外线强度累积法将放置在紫外线强度累积器上的织物用紫外线照射一定时间，测量通过织物的紫外线累积量，然后计算。对于防紫外线织物质量的评价指标，目前较多的是紫外线屏蔽率。目前，紫外线屏蔽率是国内产品区分紫外线防护效果好坏的标准。A级:紫外线屏蔽率大于90%；B级:紫外线屏蔽率80%-90%；C类:紫外线屏蔽率50%-80%。一般以A级为宜。屏蔽率通过在280-400nm波长范围内的透射率的积分值获得。此外，由于防紫外线整理织物主要用于制作夏装，与人体皮肤直接接触，需要加强防紫外线整理剂的皮肤过敏试验、急性毒性试验、致畸试验等一系列安全性试验，确保产品对人体安全，对环境无害。展望加入WTO，中国纺织企业将不可避免地参与国际竞争。为了在激烈的市场竞争中取胜，必须从产品质量、档次、功能性、保健性、环保性等多方面进行研究，全面提高我国纺织品的水平，增加产品的附加值。纺织品的防紫外线整理应充分利用我国各种资源的优势，采用高新技术研究原料和纺纱，从原料选择、织物结构、织物颜色、整理工艺等方面综合考虑，提高织物的防紫外线性能。开发了一种新型的环境友好型反应性整理剂，以提高整理后织物防护性能的耐久性，且不会对人体和环境造成危害。在开发应用中，基于织物的抗紫外线功能，可结合抗菌、远红外保暖等进行多功能复合整理，提高产品附加值。大力开发服装、装饰、工业用防紫外线产品。夏季要大力发展针织、梭织内外衣、泳装、袜子、太阳帽、雨伞、运动服等。还应开拓产业用纺织品市场，如农业和建筑业的室外建筑、工人的工作服和工作帽、交通警察的制服、军事防护用品、工业、农业和商业的遮阳篷等。这类纺织品如果能形成自己的特色，应用范围很广，批量大，效益好。国内外防紫外线纺织品市场潜力巨大。跟踪国内外先进技术的研究，坚持开发新产品，必将形成新的经济增长点。