抗紫外整理 结题20120920

抗紫外助剂效果研究1前言部分1.1纺织品抗紫外处理的必要二十世纪以来，随着碳氟系溶剂和氟里昂的大量使用，使地球大气层中臭氧层遭到严重的破坏，到达地球表面的紫外线不断增加，造成对人体健康的危害更令人担忧。

紫外线是波长为180~400nm的电磁波，适量的紫外线辐射具有杀菌作用并能促进维生素D的合成，有利于人体健康，但在烈日持续照射下，人体皮肤会失去抵御能力，易发生灼伤，出现红斑或水疱，过量的紫外线照射还会诱发皮肤病，会导致皮肤癌、白内障，抑制人体免疫系统。

据科学家预测到2050年大气平流层臭氧量将会减少约20％左右，到那时紫外线将会给人类健康带来更大的危害。

因此，人们开发了具有防紫外线功能的纤维及其纺织品。

1.2抗紫外线机理从光学原理上讲，当光射到物体上，有一部分在表面上反射，一部分被物体吸收，其余的则透过物体，在一般情况下，透过率+反射率+吸收率＝100%．因此，反射率和吸收率增大，透过率就减少，对紫外线的防护性就越好。

纺织品抗紫外线加工的原理是在纤维或织物上添加紫外线屏蔽剂，反射或有选择性吸收紫外线，并进行能量交换，以热量或其他无害低能辐射将能量释放或消耗，从而将紫外线遮断，使之具有抗紫外的效果。

1.3 影响纺织品抗紫外线效果的因素影响纺织品吸收或反射紫外线的因素很多，主要有以下几种：（1）纤维材质：纺织品防紫外线性能受到纤维本身基质以及人工附着于纤维的有机或无机材料的影响。

棉、真丝等天然纤维对紫外线的吸收能力低，因而防紫外线性能就差；毛则稍为好一些；成纤维对紫外线的吸收能力强于天然纤维，其中涤纶最强。

（2）织物结构：结构稀松的织物，其覆盖系数很低，光线受到有限的遮蔽，因而很容易通过；在同样密度的条件下，织物越厚重，紫外线也就越不易透过。

（3）染料：不同的染色和未经染色的高分子纺织材料对光谱的吸收是不同的，不同性质的染料其分子结构不同，对光谱的吸收也就不同。

通常情况下，纺织品经同一类染料染色越深，对紫外线的遮蔽性能就越好。

（4）后整理：将抗紫外助剂通过染整或涂层工艺整理于织物上，使织物的防紫外线功能大大加强。

1.4抗紫外线整理剂的种类抗紫外产品的作用机理有两种：屏蔽作用和吸收作用，相应地把抗紫外产品分为紫外屏蔽剂和紫外吸收剂。

紫外屏蔽剂大多为无机类紫外线整理剂，又被称作紫外线反射剂，主要通过对入射紫外线反射或折射，而达到防紫外线的目的。

它们没有光能的转化作用，只是利用粘合剂与纤维或织物结合，增加织物表面对紫外线的反射和散射作用，进而防止紫外线透过织物，达到抗紫外的效果。

典型的如Ti02、ZnO、Al2O3、高岭土、滑石粉、和炭黑等。

这些具有紫外线屏蔽功能的无机物材料，具有无毒、无味、无刺激性、热稳定性好、不分解、不挥发、紫外线屏蔽性好等性能，是高效安全的紫外线防护剂。

目前最常用的无机类紫外线屏蔽剂是纳米氧化锌粒子，它除了具有良好紫外线屏蔽作用外，还具有抑制细菌和真菌等繁殖和防臭的功能。

紫外吸收剂一般多为有机类助剂，又称紫外线吸收剂，顾名思义这类物质能吸收紫外线，并将其转换为低能量的热能或波长较短的电磁波，从而达到防紫外线辐射的目的。

理想的紫外线吸收剂大多具有共轭结构和氢键，吸收紫外线后能转化成热能等，同时产生氢键成互变异构。

目前纺织品上应用的有机类抗紫外线吸收剂种类很多，主要有水杨酸酯类化合物、金属离子螯合物、二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、反应型紫外线吸收剂等。

1.5抗紫外整理加工方法（1）纺丝法将紫外吸收剂或紫外散射剂加入到纺丝原液中，从而制得防紫外纤维。

要求紫外吸收剂和紫外散射剂与纤维的相容性要好。

（2）染色同浴法涤纶用紫外吸收剂分散液中的紫外吸收剂具有疏水性，对涤纶纤维有一定的亲和力，因而采用涤纶的高温高压染色工艺，与分散染料染色同浴进行。

这个加工方法的染浴组成一般是由分散染料、分散剂、抗紫外助剂等组成。

（3）印花法可将紫外吸收剂加入到印花色糊中，与染料同浆印花。

由于汽车内装饰织物对耐光牢度的要求很高，故国外在其织物印花时多将紫外吸收剂与高耐光染料同浆印花。

（4）轧烘焙法这种方法对各种织物均适用。

水溶性的紫外吸收剂能在亲水性纤维上发生吸着，不溶性的紫外吸收剂分散液中的紫外吸收剂也能在高温下在疏水性纤维上发生吸着。

其机理类似于分散染料的热熔染色。

分散液中的无机散射剂除能在纤维上有一定量的吸附外，还能依靠添加的粘合剂粘合在织物上。

（5）微胶囊整理将紫外线吸收剂用微胶囊技术制成微胶囊，其囊衣以高分子聚合物，如苯乙烯、丙烯酸酯为佳，采用边聚合边微胶囊的方法制成微胶囊。

将紫外线吸收剂包于囊芯，然后用粘合剂及交联剂将微胶囊固着在织物上，可制成紫外线屏蔽率达85%以上的纺织品，微胶囊可以缓释紫外线吸收剂，从而达到长效防紫外的目的。

（6）涂层法在涂层剂中加入适量的抗紫外线助剂，在织物表面进行精细涂层，然后经烘干及必要的热处理，在织物表面形成一层薄膜以达到抗紫外防晒功能。

此法虽使耐洗牢度及手感受到影响，但对纤维种类的适用性广，处理成本低，对应用技术和设备要求并不高，简单易行。

较厚重的服装面料以及遮阳伞、帐篷等选择涂层的加工方法较为合适。

1.6我公司布料抗紫外整理的现状以及问题目前我公司印花分厂织物抗紫外整理是采用抗紫外助剂UV-326进行处理，UV-326抗紫外效果好，但是对素色布及浅色布料进行抗紫外处理时，会发生色（黄）变，影响布料的颜色外观，达不到客户的要求。

此外，车间对一些布料处理当中还常用涂银胶、黑胶来提高布料的抗紫外性能。

因此需要寻找一种新的抗紫外助剂来替代或者与UV-326进行复配来提高素色布料的抗紫外性能，并且做到不发生或发生少量色变。

2 实验部分2.1实验方案的确定结合抗紫外机理以及我公司对布料处理的工艺中我们可以看出，抗紫外助剂的加入应该选在染色或涂层工艺步骤中。

由于坯布在染色之后，需要经过定型拉伸，这样会导致孔隙率的增大（孔隙率指孔隙体积对总体积的比值，它是衡量孔隙大小的一个指标）。

孔隙率越大，紫外光透过率越大，织物的防紫外性能就越差。

本厂所用的都是涤纶织物，都要经过定型工序，所以染色同浴法不适用。

此研究方案，染色同浴法仅做参考，重点是涂层法的研究。

考虑到影响抗紫外效果的因素，染色同同浴法中，我们选用未做染色的春亚纺和180TZ涤丝纺做为实验基材，主要观察其抗紫外效果；涂层法中选用已增白防水的春亚纺为实验基材，观察整理后的抗紫外能力以及色变情况。

另外，在涂层法中，黄变现象突出，为了便于用数据展现，我们采用白度值做为依据，通过对实验布样的观察，以及查阅资料，定为白度值≥110为可接受白度。

2.1.1抗紫外助剂UV-326（印花分厂现用助剂）CTA-765、CTA-760A、FK-766（中纺化工提供）UV-SUN CUT-01（亨斯迈提供）注：CTA-760A和UV-SUN CUT-01可溶于水，可用于染色同浴和涂层法；其余均不溶于水，仅适用于涂层法。

其中，为了有所对比，UV-326亦加入染色同浴。

2.1.2加工方法（1）染色同浴法染浴组成：春亚纺（坯布）、180TZ涤丝纺、抗紫外助剂（1%~5%）o.w.f、浴比1:50工艺流程：70 ℃始染，以2 ℃/min的升温速度升温至135 ℃，保温60min降温，水洗，烫平，涂层（PA胶、150 ℃ × 90s）。

（2）涂层法涂层组成：春亚纺（已增白防水）、PA胶、抗紫外助剂（1%~5%）工艺流程：把一定用量抗紫外助剂加入PA胶中，刮样，焙烘（150 ℃ × 90s）2.2各种抗紫外助剂效果研究2.2.1 UV-326抗紫外效果的研究紫外线吸收剂UV-326是苯并三氮唑类紫外线吸收剂中较有代表性的一种。

其优点是性能稳定、毒性低、紫外线吸收能力强，可以广泛用于感光材料如彩色胶卷和高分子聚合物外防护涂层等许多领域。

淡黄色粉末状。

表1 U V-326的抗紫外效果图1 UV-326染色、涂层效果对比 图2 UV-326对织物白度、抗紫外效果的影响通过表1的数据我们可以看出，在染色同浴中加入抗紫外助剂UV-326，对春亚纺和180TZ 涤丝纺抗紫外效果有一定的改善，但是180TZ 涤丝纺经过处理之后抗紫外效果不理想，达不到国家抗紫外标准。

如图1所示，采用涂层法的抗紫外效果远好于染色同浴法。

从图2可知，在涂层法中，随着UV-326用量增加，UPF 值逐渐增大，白度值逐渐减小，即抗紫外效果越好，黄变越严重。

当用量为05001 2 3 4 5 6UV-326用量（%）U P F 040 80 120 160 200 0123456UV-326用量（%）U P F40 80 120 160200白度1%时，可以满足抗紫外效果和白度要求。

2.2.2中纺CTA-765抗紫外效果的研究纳米抗紫外整理剂CTA-765是采用紫外线吸收剂制备而成，广泛用于棉、丝、粘胶、麻、毛及其混纺织物的防紫外整理。

淡黄色微固体颗粒，不溶于水。

此助剂由中纺化工股份有限公司提供。

表2 中纺CTA-765的抗紫外效果图3 CTA-765染色、涂层效果对比图4 CTA-765对织物白度、抗紫外效果的影响通过对表2和图3的观察我们可以看出，在染色同浴中加入抗紫外助剂CTA-765，对春亚纺和180TZ涤丝纺抗紫外效果没有明显改善；在涂层时加入抗紫外助剂CTA-765能有效提高春亚纺的抗紫外效果，用量在3%以上UPF可以达到100+，UV A小于5%。

从图4可以得出，在涂层法中，随着CTA-765用量增加，UPF值逐渐增大，白度值逐渐减小；当用量超过3%时，UPF值趋于不变，0501001502000123456CTA-765用量（%）UPF春亚纺（坯布）40801200123456CTA-765用量（%）UPF4080120160200UPF白度白度白度变化趋缓。

2%-3%用量是CTA-765的最佳用量。

2.2.3亨斯迈UV-SUN CUT-01抗紫外效果的研究亨斯迈UV-SUN CUT-01是基于N,N-二苯基乙二酰胺的反应型紫外线吸收剂，阴离子型，浅米色乳液。

5%溶液的PH值4-5，在硬水及一般浓度电解质溶液中都很稳定。

与涤纶的亲和性高，适用于高温染色过程，连续浸轧，热溶染色，直接印花。

即使热定型后，仍能最大程度地屏蔽紫外线，极高的耐水洗及耐光稳定性，对织物的色光变化影响小。

表4 亨斯迈UV-SUN CUT-01的抗紫外效果图6 CUT-01染色、涂层效果对比图7 CUT-01对织物白度、抗紫外效果的影响通过对表4及图6的对比来看，抗紫外助剂CUT-01在染色同浴法中对春亚纺有改善，对180TZ涤丝纺没有明显改善；涂层法的效果优于同浴法。

从图7中可知，在涂层时加入CUT-01能有效提高春亚纺的抗紫外效果，而且白度值较0204060801000123456亨斯迈CUT-01用量（%）UPF春亚纺（坯布）204060800123456亨斯迈CUT-01用量（%）UPF150160170180UPF白度高，可达160左右。