防紫外线纤维的开发与应用

紫帆

　1 概述<br /><br />　　在物质生活水平日益提高的今天，人们对面料与服装的传统意识也有了新的突破，在追求舒适、高档的同时，更要求保健功能性成了新的时尚。<br /><br />　　近年来，由于大量的氟利昂等含卤素化合物滞留在地球上空，被紫外线分解形成活性氯，进而与臭氧发生连锁化学反应，使臭氧层遭到破坏，使短波紫外线有可能到达地面。紫外线对人体长期照射，会给人体带来各种不同程度的伤害，如使白内障的病人人数增加、人的免疫功能下降、阻碍植物和海水动物的成长发育等等，为此人们开发了一种防紫外线穿透的纤维，俗称：“防紫外线纤维”，用这种纤维织造出的面料具有防紫外线效果，该面料对夏天野外作业时间长的人员，如军人、交通警察、地质人员、建筑工人等等穿上这种面料制成的衣物，就可以防紫外线穿透。用防紫外线纤维制作的汽车内装饰布可减轻褪色，延长因紫外线照射而引起老化的时间。<br /><br />　　有关专家曾经预测过，到2050年，平流层臭氧量将减少4%-20%。届时，紫外线对人类健康的影响也将成倍增大。因此，防紫外线纺织品应运而生，防紫外线纤维也逐渐受到人们的高度重视，未来防紫外线纤维将是一种极具开发前景的防护功能能。<br /><br /> 　2、防紫外线纤维的制造及性能<br /><br />　　首先选择合适的防紫外线添加剂（俗称防紫外线吸收剂、紫外线稳定剂）很重要，这是一类能选择性地强烈吸收波长为290-400nm的紫外线，有效地防止和抑制光、氧老化作用而自身结构不起变化的助剂。这类助剂还应具备五毒、低挥发性、良好的热稳定性、化学稳定性、耐水解性、耐水中萃取性、与高聚物的相容性。<br /><br />　　防紫外线添加剂可分为无机物和有机物两大类，能使紫外线散射而消除的无机物质有二氧化钛、氧化锌、滑石粉、陶土、碳酸钙等等，这些无机物质具有较高的折射率，使紫外线发生散射从而防止紫外线入侵皮肤。其中氧化锌和二氧化酞的紫外线透射率较低，为大多数紫外线纤维所选用。<br /><br /> 　2.1 防紫外线纤维的制备方法<br /><br />　　2.1.1 防紫外线纤维生产方法<br /><br />　　2.1.1.1 在成纤聚合物聚合过程中或熔融状态下加入具有紫外线屏蔽性能的成分。<br /><br />　　也就是选择一种合适的紫外线吸收剂与成纤高聚物的单体一起共聚，制得防紫外线共聚物，然后纺成防紫外线纤维。例如，日本专利报道，用常规的直接酯化或酯交换后缩聚的方法制得防紫外线良好的线型聚酯，再通过常规的熔融纺丝法纺制成纤维。这种纤维具有良好的防紫外线性能，能有效地吸收波长为280-340nm的紫外线，可用作室外用品。<br /><br />　　2.1.1.2 在纤维制造过程中或任意阶段将屏蔽紫外线剂混入纤维中。<br /><br />&nbsp; &nbsp; 防紫外线纤维的生产制造可通过共混纺丝制得，即将紫外线屏蔽剂或紫外线吸收剂的粉体在聚合物聚合时加入或直接共混纺丝，也可先制成防紫外线母粒再进行纺丝。这样制得的防紫外线纤维比后整理法制成的纺织品的防紫外线功能持久，耐洗性好，手感柔软，易于染色。但其混纺丝法由于粉体加入量的多少、颗粒的大小和均匀度的不同，其功能也不一样，并有可能逐渐堵塞喷丝孔，缩短喷丝板的寿命，增加成本。<br /><br />　　2.2 防紫外线纤维的性能<br /><br />　　目前，国内外防紫外线纤维的开发工作正在不断地加快，作为各种纺织品面料，防紫外线纤维必须具有一定的性质。<br /><br />●　具有良好的紫外线屏蔽功能<br /><br />●　聚合物经改性产生良好的持久性<br /><br />●　与普通制品一样耐洗和耐烫性好<br /><br />●　从聚合物中溶出屏蔽剂，但不产生剥离，安全性好。<br /><br />●　与混入无机化合物同样，安全性、光稳定性良好，对皮肤无伤害。<br /><br />●　阳光下穿着感舒适<br /><br />●　加工方便，具有持久性。&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp; <br /><br />　　3、防紫外线纤维与纺织品的应用<br /><br />在纤维、纱线和织物中添加了紫外线屏蔽剂而制成的防紫外线纺织品，对紫外线的防护能力显著提高，其紫外线屏蔽率一般可达到90%以上，有的甚至在99%以上。目前，具有防紫外线功能的涤纶类、羊毛、麻类、蚕类等已经成为下游纺织行业的首选原料了。<br /><br />近些年来，国外像日本的各个公司在开发防紫外线纤维方面成绩就十分显著，日本公司制造防紫外线纤维的加工方法一般是采用浸渍有机系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。前者主要用于棉纤维，后者方法主要用于聚酯纤维。一般在聚合前混入陶瓷微粒子，然后进行聚合制成陶瓷均匀分散的原液，经纺丝得到防紫外线纤维。多使用TiO2系的陶瓷。例如，可乐丽公司开发的Esumo产品是混入了可吸收紫外线、反射可见光和红外线的陶瓷微粉末的聚酯纤维。下表1为部分日本公司名称以及开发的防紫外线纤维商品名情况。<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;表1 日本公司的防紫外线纤维名称<br /><br />制造公司<br /> 商品名<br /> <br />可乐丽<br /> Esumo<br /> <br />大和纺<br /> Rientsui<br /> <br />帝人<br /> Fiijosensa<br /> <br />东洋纺<br /> Bensuwado、Jyumine UV<br /> <br />东丽<br /> Arofuto<br /> <br />尤尼吉卡<br /> Sarakuru.SCY、Nanduran<br /> <br />钟纺<br /> Nabyburu<br /> <br />仓敷纺<br /> Miruwaru<br /> <br />敷岛<br /> Rikado<br /> <br />东邦人造丝<br /> Samakato UV<br /> <br />日东纺<br /> Danshyain<br /> <br />富士纺<br /> Refiruka<br /> <br /><br /> <br /><br />最近几年来，而我国防紫外线纤维开发的速度同样也很快，特别是在涤纶防紫外线开发方面取得了突破性的进展。据有关科技文献显示，在江苏仪征，上海石化、天津石化等地均有PET和纤维的生产。品种有涤纶短纤、涤纶POY、FDY、UDY、DTY等涤纶其它的品种，有的涤纶纤维防紫外线的阻挡率已达94-98%。如天津石化公司开发的涤纶几种防紫外线面料、经国家计量研究院测试结果表明，其对紫外线的阻挡率可达97%以上。效果也非常好。<br /><br />目前，市场上的防紫外线服饰大都为化纤及化纤混纺织物，但各化纤应用领域的侧重点有所不同。各纤维品种主要应用领域见表1。<br /><br />表2 各种抗紫外线化纤的应用领域<br /><br />抗紫外线化纤<br /> 应用领域<br /> <br />涤纶、涤棉<br /> 衬衫、T恤、时装、户外服、滑雪服、学生服、裙、家用窗帘<br /> <br />棉与弹性纤维<br /> 泳装、运动服、沙滩装、太阳裙、保护耳杂和脖子的帽子<br /> <br />粘胶与棉<br /> 男士夏装、女式衫、裙、裤<br /> <br />锦纶<br /> 长筒袜、丝巾、郊游服、帐逢、防晒伞<br /> <br />丙纶<br /> 蹬山服、手套、遮阳帽<br /> <br /><br />&nbsp; &nbsp; 其中，抗紫外线涤纶纤维非常适用于生产各类机织、针织服饰面料，可纯纺或交织生产，主要用于加工夏季服装面料及太阳帽、凉伞、夏季女式长筒袜等，织造性能良好，织物风格独特、手感舒适。抗紫外线涤纶织物具有较强的紫外屏蔽率(可达98％)，且该产品无毒、无味、功能性持久、对皮肤无刺激。预期该产品是一种非常具有市场开发潜力的集功能性、保健性、舒适性为一体的纺织原料。<br /><br />　4、结论<br /><br />　　目前，我国国内市场上防紫外线的纺织产品日益增多，“纺织品抗紫外线性能评定标准”也已经开始制定。防紫外线纺织品的国内外市场潜力是巨大的，相信很快，我国化纤行业，特别是生产涤纶长丝产品的企业，将会大力开发防紫外线纤维及面料，以满足消费者需求，扩大市场规模。另外，国内相关企业必须尽快追踪国内外先进技术研究，坚持开发新产品，在不远的明天一定能够形成新的经济增长点。

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