防紫外線織物的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

余文卓 高 巖

（常熟理工學(xué)院紡織服裝與設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

1 織物防紫外線的原理

織物對(duì)于紫外線的防護(hù)，主要分為反射和吸收兩種。首先纖維原料對(duì)于紫外線的吸收和反射各有不同，其次織物的厚度和密度以及顏色對(duì)其紫外線的防護(hù)能力也會(huì)有較大影響。除此之外防紫外線織物還可以通過在織物或者其纖維上使用防紫外線整理劑來強(qiáng)化紡織品對(duì)紫外線的反射、折射或者吸收的能力，借此達(dá)到較高的防紫外線水平。

織物防紫外線主要是通過對(duì)紫外線的吸收和反射來實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)于其纖維原料的選擇不容忽視。一般來說短纖維織物的抗紫外線能力大于長(zhǎng)絲織物，合成纖維的紫外線吸收能力大于天然纖維。目前市面上常見的化學(xué)防紫外線纖維多為滌綸、腈綸等化纖產(chǎn)品，天然防紫外線纖維中麻類纖維以其獨(dú)特的果膠質(zhì)斜偏孔結(jié)構(gòu)使之獲得較強(qiáng)的防紫外線功能，此外羊毛等蛋白質(zhì)纖維因?yàn)槠浜蟹枷阕灏被幔鋵?duì)紫外線也有較高的吸收能力。當(dāng)紫外線照射到織物表面時(shí)，一部分的紫外線在纖維表面被其反射，另外一部分在經(jīng)過纖維時(shí)被其吸收，剩下的還有一部分則會(huì)從纖維的空隙中穿過或者直接從纖維本身直接透射，盡管選用合適的纖維，其防紫外線能力還是有加強(qiáng)的余地，因此加入防紫外線整理劑是防紫外線的主要方法。

防紫外線整理劑有有機(jī)整理劑和無機(jī)整理劑兩種：有機(jī)防紫外線整理劑就是俗稱的紫外線吸收劑，一般來說指的是可以吸收紫外線的有機(jī)化合物。合成紫外線吸收劑主要是具有共軛體系的化合物,主要有水楊酸酯系、二苯甲酮系、苯并三唑系、甲烷衍生物等。紫外線吸收劑的作用機(jī)理主要是通過吸收紫外線的能量并且形成活性異構(gòu)體，然后在恢復(fù)原本結(jié)構(gòu)的過程中將其釋放為對(duì)人體無害的熱能或者化學(xué)能等。紫外線吸收劑種類多樣，應(yīng)用較為為廣泛，但由于其長(zhǎng)期受熱或者長(zhǎng)時(shí)間光照可能分解，所以還有待繼續(xù)研發(fā)。

無機(jī)防紫外線整理劑即為紫外線反射劑，它是使用金屬氧化物、陶瓷粉等與紗線、纖維或者織物結(jié)合在一起，使之對(duì)紫外線有更高的折射和反射能力。常見的無機(jī)類紫外線反射劑有二氧化鈦、氧化鋅、滑石粉、陶土、碳酸鈣等。其對(duì)紫外線的反射或者折射等能力較強(qiáng)且對(duì)人體無害。反射劑的顆粒粒徑越細(xì)，與其結(jié)合的織物的防紫外線能力越強(qiáng)。納米技術(shù)和納米材料的研發(fā)為防紫外線整理劑的研發(fā)提供了新的方向。

2 防紫外線性能的相關(guān)指標(biāo)

在GB/T18830-2009 中詳細(xì)地規(guī)定了紡織品防紫外線性能的評(píng)定方法和評(píng)定指標(biāo)。防紫外線性能的檢測(cè)方法就是通過使用合適的UV 光，例如源氙弧燈、氘燈或者日光模擬器，對(duì)試樣發(fā)射UV 射線，當(dāng)射線輻射試樣后，收集總光譜透射射線，測(cè)出總光譜透射比，最后計(jì)算試樣的紫外線防護(hù)因子UPF 值。紫外線防護(hù)系數(shù)UPF 值越高，則織物紫外線防護(hù)效果越好。按照此標(biāo)準(zhǔn)來看，我國(guó)防紫外線產(chǎn)品的要求是“樣品的UPF 值要大于40，并且T（UVA）AV 要小于5%”。此外，防紫外線產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)要在其標(biāo)簽上標(biāo)有UPF 值，例如當(dāng)40＜UPF≤50 時(shí)標(biāo)為UPF40+[11]。

3 防紫外線織物的制備

防紫外線織物的制備方法主要有3 種：

第一種是后整理法。這種方法可以使得面料達(dá)到不同的色彩效果、形態(tài)效果和實(shí)用效果（防紫外、耐沾污等），面料后整理是利用化學(xué)或物理的方法對(duì)面料進(jìn)行處理，使得面料的外觀和手感得到改善，加強(qiáng)其服用性能。通過高溫高壓吸盡法、常壓吸盡法、浸軋或者扎堆法將防紫外線整理劑和紡織品相結(jié)合。后整理法是最為簡(jiǎn)單最為常用的方法。

第二種是涂層法。一般是在涂層整理劑中加入適量的紫外線整理劑，使用涂層設(shè)備在織物表面涂覆一層或多層精密涂層，然后進(jìn)行烘干干燥等處理，在織物的表面形成一層致密的薄膜。涂層法成本較低，應(yīng)用較廣泛，但其耐洗性較差。涂層法所使用的紫外線整理劑多為紫外線反射劑，通過其形成的薄膜可以有效地反射或折射紫外線，使其達(dá)到較好的紫外線防護(hù)水平。

第三種是磁控濺射法。磁控濺射的基本原理是利用Ar-O2氣體混合物中的等離子體在電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)的作用下被加速后轟擊靶材的表面。在能量交換之后，目標(biāo)表面上的原子從原始晶格逃逸并轉(zhuǎn)移到基體的表面以形成膜。這種方法的特點(diǎn)是成膜速率高、膜的附著力好，涂層面積大。通過將靶材的選取換為金屬或者金屬氧化物，例如Cu、ZnO、TiO2等，通過此方法使這些金屬或金屬氧化物濺射到織物的表面形成薄膜，而這層致密的薄膜就賦予了織物防紫外線的能力。磁控濺射法形成的薄膜附著力好，且制備方式對(duì)環(huán)境較為友好，是在織物表面制備薄膜的新型技術(shù)。

4 防紫外線織物的應(yīng)用

防紫外線織物的主要應(yīng)用對(duì)象是以襯衫、工作服和裙子為主體的夏季男女裝，人們通過穿著這些產(chǎn)品以避免過強(qiáng)紫外線曬黑、曬傷自己的皮膚，因此這類產(chǎn)品深受消費(fèi)者的喜歡。除了夏季服裝之外, 遮陽帽、高筒襪、袖套等在使用防紫外線織物進(jìn)行織造后也因附加防紫外線功能而備受歡迎。此外，戶外探險(xiǎn)、戶外運(yùn)動(dòng)等服裝由于其需要一定的防護(hù)能力，對(duì)于紫外線防護(hù)也有一定的要求，因此也有一大部分的戶外探險(xiǎn)和戶外運(yùn)動(dòng)防護(hù)服裝運(yùn)用了防紫外線織物。利用防紫外線織物生產(chǎn)的運(yùn)動(dòng)服裝、休閑服裝是市場(chǎng)的另一熱點(diǎn)。

除了普通日用服裝之外，防紫外線職業(yè)服裝則要求更高，在戶外烈日之下進(jìn)行作業(yè)，長(zhǎng)時(shí)間受紫外線的照射對(duì)人體有較大的危害，所以這些戶外工裝如漁業(yè)作業(yè)服、農(nóng)業(yè)作業(yè)服以及高原地區(qū)戶外工作服等需要具有較強(qiáng)的抗紫外線功能，穿著防紫外線服裝可以極大地減少?gòu)?qiáng)紫外線照射對(duì)人體的傷害。除了服裝之外，防紫外線織物還被運(yùn)用到其他領(lǐng)域，如遮陽傘、日光傘、窗簾、遮陽布、戶外帳篷等等。

5 結(jié)語

本文簡(jiǎn)單介紹了織物防紫外線的原理以及其制備方式，無論是后整理法、涂層法還是磁控濺射法都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。后整理法和涂層法應(yīng)用廣泛制作簡(jiǎn)單，但對(duì)其產(chǎn)品的耐用性以及舒適感有一定的影響。磁控濺射法是新型技術(shù)，應(yīng)用較少，制作產(chǎn)品的方式也相對(duì)麻煩一些，但是其產(chǎn)品的質(zhì)量會(huì)更加的好一些。不論是那種方法都可以有效地防止過量的紫外線對(duì)人體造成的傷害。