針對防紫外線紡織品的分析

何曉娟

（宿遷市纖維檢驗所，江蘇 宿遷 223800）

研究發(fā)現(xiàn)，過量的紫外線輻射會對人體造成傷害，所以，近年來，世界各國人民都非常關注如何防紫外線，大量抗紫外線化妝品、日用品、紡織產(chǎn)品應運而生，但實際使用效果并不突出。為了提高防護效果，做好防紫外線紡織品的作用、原理及質(zhì)量檢測方法研究很有必要。

1 概述

1.1 人體受紫外輻射的影響

紫外輻射波波長在10~400 nm，且各波長產(chǎn)生的輻射效果具有差異性。一般大氣可以吸收200 nm以內(nèi)的紫外輻射，同時該波段紫外輻射波無法在空氣中傳播。雖然紫外線是具有殺菌能力的電磁波，但人體在接受紫外線殺菌燈照射時依舊會受到損害。若短時間照射身體，容易造成瘙癢、皮疹等皮膚損傷現(xiàn)象。紫外線還會傷害眼睛，過量紫外線會使眼睛流淚，若未得到有效處理會引發(fā)失明等現(xiàn)象。若人體被紫外線長期輻射，還會發(fā)生基因突變，甚至引發(fā)癌癥[1]。

1.2 國內(nèi)防紫外線紡織品研究現(xiàn)狀及趨勢分析

中國較晚才開始對防紫外線紡織品進行研究，而且地球臭氧層受人類氟利昂排放較多影響，已經(jīng)出現(xiàn)了臭氧空洞，導致大氣屏蔽紫外線的效果明顯降低，這才引發(fā)國內(nèi)對紫外線防護問題的關注。自2000年開始，國人對防紫外線紡織品的關注空前高漲，諸多大廠已經(jīng)可以熟練運用防紫外線紡織品加工技術，實踐中常將適量氧化物顆粒等加入紡絲過程，然后采用后整理技術處理防紫外線紡織品。不過，國內(nèi)市場上的防紫外線紡織品數(shù)量依舊較少、質(zhì)量還有待提高，特別是在技術方面，相比于國外還有較大差距。另外，國內(nèi)市場上的防紫外線紡織品實際使用效果并不理想，仍有進步空間。因此，做好防紫外線紡織品的研發(fā)有助于保護人體健康。

2 防紫外線紡織品的作用及原理

吸收、反射、投射光線是物體都具備的作用，因此，紫外線屏蔽劑可分成反射劑與吸收劑，可以獨立或混合使用。

紫外線反射劑之所以能降低紫外線穿透效果，是因為能利用無機微粒的反射、散射作用，完成紫外光的吸收與能量轉(zhuǎn)換，并以熱能或無害低輻射形式消耗、釋放能量。采用合理的方法加工防紫外線紡織品后，不管何種纖維材料，都能起到防紫外線的效果，同時，織物的防紫外線性能不會受到織物厚度、色澤等因素的較大影響[2]。

3 防紫外線紡織品的影響因素及組成

防紫外線紡織品由防紫外線纖維基材、整理劑組成，而纖維結構、吸收劑等是主要影響因素，以下將對影響因素進行詳細分析。

3.1 防紫外線纖維基材影響因素

3.1.1 纖維種類

纖維種類的差異性導致其結構必然存在差異，所以會對吸收紫外線的能力及防紫外線性能造成影響。比如紫外線能量會被經(jīng)綸纖維結構的—CN基團吸收、轉(zhuǎn)化為熱能消散；聚酯纖維中的苯環(huán)及蛋白質(zhì)纖維分子中的芳香族氨基酸，均能將紫外線吸收；麻類纖維的特殊果膠質(zhì)斜偏孔結構由于有大小各異的空隙，且纖維表面溝壑較多、裂紋縱橫，可有效吸收光波，防紫外線效果較好。在防紫外線性能方面，棉織物遠不如麻等纖維，不過國內(nèi)使用棉織物的數(shù)量較多，因此對織物防紫外線性能的科研工作比較關注。另外，天然植物中的海藻、銀杏等與維生素A、E均能有效吸收紫外線[3]。

3.1.2 纖維形態(tài)結構

羊毛及聚酯纖維截面為圓形，可有效反射光、減小紫外線穿透率；另外，纖維直徑和反射效果呈反比，所以要想提高防紫外線性能，可選擇超細纖維加工織物。

3.1.3 結構、緊密性等因素

織物孔隙率直接受組織結構、厚度、緊密性影響，且孔隙率和防紫外線效果呈反比。

3.1.4 染料顏色

若織物材質(zhì)相同，當顏色存在差異時，防紫外線性能也存在較大差異，原因是一些染料吸收帶可延伸到紫外光譜區(qū)吸收部分紫外線，所以織物顏色越深，防紫外線性能越高[4]。

3.1.5 其他要素

在防紫外線效果方面，衣物濕態(tài)遠不如干燥狀態(tài)，原因是當水分存在于紗線、纖維空隙中時，使光具備的分散作用降低，從而破壞了防紫外線性能。

此外，短纖織物的防紫外線效果優(yōu)于長絲織物，細纖織物的防紫外線效果優(yōu)于粗纖織物等。

3.2 紡織品整理劑分析

3.2.1 紫外線吸收劑

紫外線吸收劑是一種吸收波長在270~300 nm的紫外線的有機化合物，在諸多領域被使用，比如高分子材料及紡織品加工業(yè)。合成紫外線吸收劑主要為共軛體系化合物，常見類型包括水楊酸酯類、甲烷衍生物、金屬離子化合物類、二苯甲酮類等。經(jīng)過試驗研究可知，苯丙三唑作為紫外線吸收劑與聚合物，具有較強的穩(wěn)定性、相容性，因此得以大量應用在合成材料、涂層制品行業(yè)。以上介紹的化合物內(nèi)部存在的氫鍵等形成過程，可以將能量吸收后轉(zhuǎn)化為熱能并消散，所以，傳遞至高聚物內(nèi)的能量變少，滿足了防紫外線的需求[5]。

3.2.2 紫外線反射劑

紫外線反射劑的原理是反射、折射紫外線，從而起到防紫外線的作用。在實踐中，可在纖維或織物中加入陶瓷或金屬氧化物等細粉，提高織物表面反射、散射紫外線的能力，防止紫外線穿透織物。當前，無機防紫外線添加劑、納米粉體是常見的紫外線反射劑。

4 防紫外線紡織品的質(zhì)量檢測

4.1 防紫外線紡織品質(zhì)量檢測方法標準

澳大利亞和新西蘭制定了《日光防護服評定和分級（CAS/NZS4399，Sun Protective Clothing-Evaluation and Classification）》標準；歐洲制定的標準則和澳洲存在差異，歐洲紡織品防紫外線標準由“防紫外線測試”“防紫外線分級標簽”兩部分構成，該標準在服裝款式方面有明確要求，服裝面料要根據(jù)EN 13758.1的要求參加防紫外線測試，通過后還必須滿足紫外線防護系數(shù)（Ultraviolet Protection Factor，UPF）＞40及UVA透射率的條件；美國紡織品的防紫外線性能標準和歐洲、澳洲均不同，新添了樣品模擬實際使用預處理及濕態(tài)測試內(nèi)容，標準體系涵蓋預處理、測試、分級標簽3個標準，UPF＞15才可以標注具有防紫外線性能；中國標準則借鑒了歐洲、澳洲標準，在2002年制定了GB/T 18830《紡織品 防紫外線性能的評定》標準（現(xiàn)更新為GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評定》標準），對織物防日光紫外線性能試驗方法和防護水平的表示、評定、標識作出明確規(guī)定；總部設在瑞士的國際測試協(xié)會彌補了澳洲標準AS/NZS 4399：1996的不足，制定了“UV-標準801”（UV-Standard 801），該標準依舊采用澳洲標準“AS/NZS 4399”測試的UPF，不過對試樣的處理有較大不同，如新增了摩擦、洗滌、濕態(tài)等試樣處理程序，對產(chǎn)品正常使用時發(fā)生的狀況或要求進行了模擬，產(chǎn)品通過測試、認證方可頒發(fā)有效期在一年以內(nèi)的證書[6]。

4.2 防紫外線紡織品測試方法

4.2.1 紫外分光光度計法

精挑高品質(zhì)紫外分光光度計，利用其制造輻射源，釋放波長為280~400 nm的紫外線，通過單色器直接照射紡織品，然后對各方向上透過紡織品的輻射量通過積分球進行收集，并對紫外線透射比進行計算。如果透射比較小，則表明紡織品的防紫外線效果較好。該方法能對不同波長下的透射比進行檢測，屬于世界范圍內(nèi)最流行、通用的方法。據(jù)悉，英國、澳大利亞、新西蘭、美國、中國的檢測標準都采用該方法。

4.2.2 紫外線強度計法

在一定時間范圍內(nèi)，用紫外線照射紡織品，并檢測通過紡織品樣品的紫外線輻射強度，然后和沒有放樣品的紫外線照射情況進行對比，得到紫外線透過率，計算紫外線遮蔽率。

不管是哪一種方法，都是儀器試驗方法，通過光譜輻射完成測驗可提高測驗的客觀性、公正性。

4.2.3 人體測試法

提前準備有防紫外線功能的紡織品與沒有防紫外線功能的同種紡織品，然后安排檢測員放在與人體皮膚相近的試驗品上，用紫外線照射，記錄、比較出現(xiàn)紅斑等效應需要的時間，最后根據(jù)時間長短對防紫外線紡織品的質(zhì)量進行評判，時間越長、質(zhì)量越好。

4.2.4 變色褪色法

將紡織品通過光敏染料染色后，放到指定位置接受標準紫外線光源照射，同時，在染色紡織品上遮蓋一條待測紡織品，然后照射一段時間，并在此過程中觀察染色織物的顏色變化情況，顏色變化越不明顯，表明待測防紫外線紡織品的質(zhì)量越好。

4.3 防紫外線紡織品質(zhì)量評價指標

紫外線透射比、紫外線穿透力及UPF、紫外線遮蔽率均是防紫外線性能評價的重要指標?，F(xiàn)今，國外在評價織物防紫外線性能時以UPF指標為主[7]。

5 防紫外線紡織品的運用

在制作紡織品時，將紫外線屏蔽劑加入纖維、紗線、織物中，可提高防紫外線紡織品的防紫外線效果，一般屏蔽紫外線的效率超過了90%，最高可達99%?，F(xiàn)今，下游紡織業(yè)常選擇有防紫外線功能的麻類、羊毛等材料加工產(chǎn)品。

近年來，國內(nèi)防紫外線紡織品研發(fā)領域發(fā)展較快，尤其是滌綸防紫外線產(chǎn)品科研取得了優(yōu)秀成果。當前，中國研發(fā)的防紫外線纖維品種涵蓋滌綸POY、滌綸UDY、滌綸短纖維等，紫外線遮蔽率更是達到了94%?，F(xiàn)今，化纖及化纖混紡織物成為國內(nèi)市場上防紫外線服飾的主流，但是不同化纖應用領域聚焦的重點有較大差異。

現(xiàn)今，防紫外線紡織品的應用范圍可分為六大類：（1）以裙裝、襯衣、罩衣為主的夏日女裝；（2）以遮陽帽、夏季手套、高筒襪、日常服飾為主的流行用品；（3）男士短褲、T-shirt、襯衣、夾克衫等；（4）防紫外線體育運動服裝；（5）農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、林業(yè)等室外作業(yè)服；（6）具有防紫外線性能的窗簾、帳篷、遮陽傘、廣告帆布等其他用品[8]。

現(xiàn)今，通過研究國內(nèi)外防紫外線紡織品實際發(fā)展狀況可以確定，其發(fā)展趨勢主要有3個方面。（1）防紫外線紡織品在技術領域會朝納米技術方向發(fā)展，最終會利用納米復合技術制造出有紫外線反射作用的無機納米粒子與具備紫外線吸收能力的有機納米粒子類高效紫外線屏蔽劑，研究、制備高效紫外線屏蔽劑勢必變成抗紫外線織物發(fā)展研究的重要方向。（2）防紫外線紡織品將朝功能持久、高效的方向發(fā)展，比如利用微膠囊的緩釋特征，將紫外線屏蔽劑制成微膠囊并植入紡織品，讓產(chǎn)品獲得更加持久、高效的防紫外線性能。（3）防紫外線紡織品將朝功能復合化方向持續(xù)發(fā)展，實踐中會通過在紡織品中添加紫外線屏蔽劑及不同功能劑的方式，讓防紫外線紡織品變得便捷、實用，為紡織品提高附加值和適應性。

6 結語

近年來，大眾的健康意識不斷強化，對防紫外線紡織品更加關注。因此，要結合市場需求，高度重視對防紫外線紡織品作用、選料、原理、設計方法等的研究，進而提高紡織品的防紫外線效果，并獲得良好的發(fā)展前景。