7 抗紫外线纤维及纺织品 产业用功能纤维及纺织品 教学课件.ppt

第七章抗紫外线纤维及纺织品 第一节概述 紫外光约占光谱的6 波长范围为200 400nm 紫外线A UV A 320 400nm 占紫外线总量的95 98 能量较小 能透过玻璃 某些衣服 表皮 能透射到真皮组织下面 和真皮组织反应 逐渐破坏皮肤弹性 使皮肤松弛 出现皱纹 加速老化紫外线B UV B 290 320nm 占总量的2 5 能量大 可穿过人的表皮 它是引起晒伤 皮肤肿瘤及免疫机制的罪魁祸首紫外线C UV C 200 290nm 能量最大 作用最强 可引起日晒伤 基因突变及肿瘤 但在未达到地面之前 几乎已被臭氧层完全吸收 一般来说 适当的紫外线对人体是有益的 能促进维生素D的合成 对佝偻病有抑制作用 并有杀菌消毒作用 一般情况下 人体皮肤所能接受紫外线的安全辐射量每天应在20kJ m2 而紫外线到达地面的辐射量阴天时约40 60kJ m2 晴天时80 100kJ m2 炎夏烈日时可达100 200kJ m2普通衣料对紫外线的遮蔽率一般在50 左右 远远达不到防护要求 光照射到物体上 一部分被物体表面反射 部分被物体吸收 其他的则透过物体 紫外线防护功能纤维及制品 当紫外光照射时 除其中一部分从纤维织物上的孔隙透过外 其他的不是被紫外线防护剂反射 就是被选择性吸收 并将其能量转化成热能释放能将紫外线反射的物质叫紫外线屏蔽剂 对紫外线有强烈选择性吸收并能进行能量转换而减少它的透过量的物质叫紫外线吸收剂 影响纺织品吸收或漫反射紫外线的因素主要有以下几种 一 纤维种类 棉 真丝等天然纤维对紫外线的吸收能力低 棉织物是紫外线最易透过的面料 羊毛稍好一些 合成纤维吸收能力强于天然纤维 涤纶最强 二 织物结构 织物的紧密度越大 其孔隙越小 紫外线的透过度也越小 织物越厚 吸收的紫外线越多 透过度就越小 织物的组织结构紧密与稀松 其抗紫外线能力有较大差异 三 染料织物颜色的变化主要是染料对可见光辐射选择性吸收的结果 有些染料的吸收带伸展到紫外光谱区域 因此起着紫外吸收剂的作用 化学纤维的消光处理也影响紫外线透过率 一般 同一种材料的纺织品经同一种染料染色 颜色越深 对紫外线的吸收也越多 四 后整理经过非抗紫外线整理的织物 其抗紫外线性能也会附带增强 如涂层整理 拒水拒油整理等 五 湿度含湿率越高 防紫外线能力越低 因为当织物含水时其散射减少 第二节抗紫外线机理及整理剂 一 抗紫外线机理透过率 反射率 吸收率 100 反射率和吸收率增大 透过率就减少 防护性越好抗紫外线的加工原理就是利用紫外线屏蔽剂对纤维或织物进行处理 当光辐射到织物上时 一小部分通过织物上的间隙透过织物 绝大部分则被紫外线屏蔽剂反射或选择性吸收并将能量转换成低能而释放 抗紫外线机理分为反射和吸收 无机紫外线屏蔽剂主要利用某些无机物质对入射光具有良好的折射 反射 散射性能来达到防护目的有机类屏蔽剂防护机理吸收屏蔽剂分子结构上大多连有发色基团和助色基团 它们能强烈地 选择性地吸收高能量的紫外线 将能量转化为其他形式的能量 二 抗紫外线整理剂 一 无机类抗紫外线整理剂常用的多是金属 金属氧化物及其盐类特点 无毒 无味 无刺激性 热稳定性好 不分解 不挥发 紫外线屏蔽性好等目前最常用的无机类抗紫外线剂是氧化锌粒子 无机类紫外线屏蔽剂粉末的细度直接影响加工的难易和防护效果及耐用性 将这些材料做成纳米粉体 微粒的尺寸与光波波长相当或更小时 小尺寸效应导致光屏蔽显著增强 无机材料粒径对光散射和遮盖力有很大影响 当粒径与光波长相比极大时 粒子的遮盖效果与粒径成反比 粒径越小 光的遮盖面越大 当粒径与光波相比极小时 光散射系数降低 遮盖力降低 当粒径与光波长同级时 粒径为光波长度的一半时 光散射最大 无机微粒除了能对紫外线产生屏蔽作用外 还能够屏蔽阳光中的可见光和近红外线 二 有机类抗紫外线整理剂吸收紫外线并进行能量转换 将紫外线变成低能量的热能或波长较短的电磁波 从而达到防护的目的 理想的紫外线吸收剂大多具有共轭结构和双键 吸收紫外线后能转化成热能 荧光 磷光等苯酮类化合物 能吸收280 400nm的紫外线 对280nm以下的紫外线吸收较少 易泛黄 价格贵 应用较少 苯并三唑类 可吸收300 400nm的光 屏蔽效果好 对400nm以上的可见光几乎不吸收 因此制品不会泛色 水杨酸类化合物 能大量吸收UV B 仅少量吸收UV A 而且吸收波长分布于短波长一侧 应用较少 有机镍聚合物 该类屏蔽剂通过分子本身结构变化 光化学反应 来消散能量 三嗪类 该类化合物非常适用作织物紫外线吸收整理剂 它在显著提高整理后织物的防晒因子 SPF 的同时 还赋予织物防污性能 对280 380nm的紫外光有较高的吸收能力 取代丙烯腈类 第三节抗紫外线纤维及纺织品的生产 一 抗紫外纤维1991年9月 可乐丽首先向日本市场推出了紫外线屏蔽纤维ESMO 激起了日本纺织界中紫外线屏蔽材料的发展 ESMO是混有ZnO微粉的聚酯短纤 近年来 我国抗紫外线纤维发展也很快 尤其是涤纶防紫外线纤维的开发 有涤纶短纤 涤纶POY FDY UDY DTY等 抗紫外线纤维的生产方法一般是采用浸渍有机类紫外线吸收剂或纤维中混入可散射 吸收紫外线的陶瓷微粒的方法 浸渍法主要用于棉纤维 共混法主要用于聚酯纤维 纺丝技术是生产抗紫外纤维的主要加工方法 一般是通过共混和复合纺丝法 在合成纤维纺丝过程中掺入抗紫外线添加剂 共混纺丝可分为直接共混纺丝和切片共混纺丝 直接法纺丝们可以在聚合中加入也可以在纺丝熔体中加入 切片纺丝 采用母粒和切片共混纺丝 复合纺丝所得复合纤维一般为皮芯结构 用防紫外线添加剂制造防紫外线纤维有三种方法 将紫外线吸收剂与成纤高聚物的单体共聚 纺丝有机抗紫外线吸收剂或无机紫外线散射剂单独或混合使用无机紫外线散射剂或有机紫外线吸收剂 二 抗紫外线纺织品加工抗紫外线纺织品时 有机屏蔽剂和无机屏蔽剂可以单独使用 也可以配合使用 紫外线屏蔽剂大多对棉 麻等天然纤维缺乏亲和力 因此不能用吸尽法 而采用与树脂同浴 将屏蔽剂固着在织物表面 织物抗紫外线整理工艺与织物种类和最终用途有关 如作为服装面料 采用吸尽法或浸轧法 如作为装饰 家用或产业用纺织品 则强调其功能性要求 可选用涂层法还可以与其他功能性整理同浴进行 如抗菌防臭 亲水防皱等 表面涂层技术 在涂层剂中加入适量紫外线屏蔽剂 藉涂布器在织物表面进行精细涂层 然后经烘干及必要的热处理 浸渍加工法 染色同浴法加工 单独浸渍法加工印花法 为提高印花织物的耐光牢度 将紫外线吸收剂加入到印花浆中 与染料同浆印花 轧 烘 焙法 对各种织物都适用微胶囊整理 将紫外线吸收剂制成胶囊 其囊衣以高分子聚合物为佳 采用边聚合边微胶囊的方法制成 将紫外线吸收剂包于囊芯 然后用黏合剂和交联剂将微胶囊固着在织物上 第四节织物抗紫外线性能评价 太阳镜 防晒霜 织物等紫外线防护标准紫外反射率越大或紫外透过率越小 表面织物阻断紫外线效果越好 紫外反射率大小受被测物表面光洁程度等客观因素影响较大 所以 紫外透过率比紫外反射率对抗紫外线效果衡量更具说服力 一 紫外线透过率 一 标准检测方法 我国GB T17032 1997 织物紫外线透过率的试验方法 适用于各类织物 基本原理 采用中波段紫外线的紫外光源及相应紫外接受传感器 将被测试样置于两者之间 分别测试有试样和无试样时紫外光的辐射强度 仪器 紫外光源297nm 紫外传感器 相应波长290 320nm试样准备 试样数量及尺寸满足