何曉娟

（宿遷市纖維檢驗(yàn)所，江蘇 宿遷 223800）

研究發(fā)現(xiàn)，過量的紫外線輻射會(huì)對(duì)人體造成傷害，所以，近年來，世界各國人民都非常關(guān)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(yīng)運(yùn)而生，但實(shí)際使用效果并不突出。為了提高防護(hù)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(shí)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(shí)依舊會(huì)受到損害。若短時(shí)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(huì)傷害眼睛，過量紫外線會(huì)使眼睛流淚，若未得到有效處理會(huì)引發(fā)失明等現(xiàn)象。若人體被紫外線長期輻射，還會(huì)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(duì)防紫外線紡織品進(jìn)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(dǎo)致大氣屏蔽紫外線的效果明顯降低，這才引發(fā)國內(nèi)對(duì)紫外線防護(hù)問題的關(guān)注。自2000年開始，國人對(duì)防紫外線紡織品的關(guān)注空前高漲，諸多大廠已經(jīng)可以熟練運(yùn)用防紫外線紡織品加工技術(shù)，實(shí)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(shù)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(shù)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(shí)際使用效果并不理想，仍有進(jìn)步空間。因此，做好防紫外線紡織品的研發(fā)有助于保護(hù)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(dú)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?yàn)槟芾脽o機(jī)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(shí)，織物的防紫外線性能不會(huì)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(jié)構(gòu)、吸收劑等是主要影響因素，以下將對(duì)影響因素進(jìn)行詳細(xì)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(dǎo)致其結(jié)構(gòu)必然存在差異，所以會(huì)對(duì)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(huì)被經(jīng)綸纖維結(jié)構(gòu)的—CN基團(tuán)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(jié)構(gòu)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(yuǎn)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(duì)織物防紫外線性能的科研工作比較關(guān)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(jié)構(gòu)

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(xì)纖維加工織物。

3.1.3 結(jié)構(gòu)、緊密性等因素

織物孔隙率直接受組織結(jié)構(gòu)、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(dāng)顏色存在差異時(shí)，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(yuǎn)不如干燥狀態(tài)，原因是當(dāng)水分存在于紗線、纖維空隙中時(shí)，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(xì)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(jī)化合物，在諸多領(lǐng)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(yàn)研究可知，苯丙三唑作為紫外線吸收劑與聚合物，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、相容性，因此得以大量應(yīng)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(shí)踐中，可在纖維或織物中加入陶瓷或金屬氧化物等細(xì)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(dāng)前，無機(jī)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(biāo)準(zhǔn)

澳大利亞和新西蘭制定了《日光防護(hù)服評(píng)定和分級(jí)（CAS/NZS4399，Sun Protective Clothing-Evaluation and Classification）》標(biāo)準(zhǔn)；歐洲制定的標(biāo)準(zhǔn)則和澳洲存在差異，歐洲紡織品防紫外線標(biāo)準(zhǔn)由“防紫外線測試”“防紫外線分級(jí)標(biāo)簽”兩部分構(gòu)成，該標(biāo)準(zhǔn)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(hù)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(biāo)準(zhǔn)和歐洲、澳洲均不同，新添了樣品模擬實(shí)際使用預(yù)處理及濕態(tài)測試內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)體系涵蓋預(yù)處理、測試、分級(jí)標(biāo)簽3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，UPF＞15才可以標(biāo)注具有防紫外線性能；中國標(biāo)準(zhǔn)則借鑒了歐洲、澳洲標(biāo)準(zhǔn)，在2002年制定了GB/T 18830《紡織品 防紫外線性能的評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)（現(xiàn)更新為GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)），對(duì)織物防日光紫外線性能試驗(yàn)方法和防護(hù)水平的表示、評(píng)定、標(biāo)識(shí)作出明確規(guī)定；總部設(shè)在瑞士的國際測試協(xié)會(huì)彌補(bǔ)了澳洲標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 4399：1996的不足，制定了“UV-標(biāo)準(zhǔn)801”（UV-Standard 801），該標(biāo)準(zhǔn)依舊采用澳洲標(biāo)準(zhǔn)“AS/NZS 4399”測試的UPF，不過對(duì)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(duì)產(chǎn)品正常使用時(shí)發(fā)生的狀況或要求進(jìn)行了模擬，產(chǎn)品通過測試、認(rèn)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(jì)法

精挑高品質(zhì)紫外分光光度計(jì)，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(duì)各方向上透過紡織品的輻射量通過積分球進(jìn)行收集，并對(duì)紫外線透射比進(jìn)行計(jì)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(duì)不同波長下的透射比進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)都采用該方法。

4.2.2 紫外線強(qiáng)度計(jì)法

在一定時(shí)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(qiáng)度，然后和沒有放樣品的紫外線照射情況進(jìn)行對(duì)比，得到紫外線透過率，計(jì)算紫外線遮蔽率。

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

4.2.3 人體測試法

提前準(zhǔn)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(yàn)品上，用紫外線照射，記錄、比較出現(xiàn)紅斑等效應(yīng)需要的時(shí)間，最后根據(jù)時(shí)間長短對(duì)防紫外線紡織品的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判，時(shí)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(biāo)準(zhǔn)紫外線光源照射，同時(shí)，在染色紡織品上遮蓋一條待測紡織品，然后照射一段時(shí)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(píng)價(jià)指標(biāo)

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(píng)價(jià)的重要指標(biāo)?，F(xiàn)今，國外在評(píng)價(jià)織物防紫外線性能時(shí)以UPF指標(biāo)為主[7]。

5 防紫外線紡織品的運(yùn)用

在制作紡織品時(shí)，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(dá)99%。現(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(lǐng)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(dāng)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(dá)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(yīng)用領(lǐng)域聚焦的重點(diǎn)有較大差異。

現(xiàn)今，防紫外線紡織品的應(yīng)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(yùn)動(dòng)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(shí)際發(fā)展?fàn)顩r可以確定，其發(fā)展趨勢主要有3個(gè)方面。（1）防紫外線紡織品在技術(shù)領(lǐng)域會(huì)朝納米技術(shù)方向發(fā)展，最終會(huì)利用納米復(fù)合技術(shù)制造出有紫外線反射作用的無機(jī)納米粒子與具備紫外線吸收能力的有機(jī)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(fù)合化方向持續(xù)發(fā)展，實(shí)踐中會(huì)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(shí)用，為紡織品提高附加值和適應(yīng)性。

6 結(jié)語

近年來，大眾的健康意識(shí)不斷強(qiáng)化，對(duì)防紫外線紡織品更加關(guān)注。因此，要結(jié)合市場需求，高度重視對(duì)防紫外線紡織品作用、選料、原理、設(shè)計(jì)方法等的研究，進(jìn)而提高紡織品的防紫外線效果，并獲得良好的發(fā)展前景。