隨著人類文明進程的加快、科技的進步和人們消費觀念的改變，人們對影響人類生活質(zhì)量的衣、食、住、行等各個方面的要求越來越高；就穿著而言，人們對紡織服裝的要求，已經(jīng)從最初的遮體、保暖、防護等實用性，轉(zhuǎn)向功能性、功效性、舒適性等。功能整理紡織品正受到人們的關(guān)注和喜愛，防水、防油、防污、抗菌、防紫外線及抗靜電等多功能整理劑的應(yīng)用也越來越廣泛。

       近幾年來，由于地球的大氣臭氧層不斷遭到破壞，從而使地球表面的太陽紫外線輻射逐漸增加、以及工作與生活中電子產(chǎn)品的輻射等問題，嚴重影響著人體健康；對織物進行抗紫外線功能整理，對保護人類的健康具有重大意義。因此，服裝面料具有較好的抗紫外線功能也越來越被人們重視。

        影響織物抗紫外線性能的因素：

       （1）織物的結(jié)構(gòu)：織物的稀松厚度、緊密度（覆蓋或孔隙率）和原紗結(jié)構(gòu)，截面中纖維根數(shù)、捻度、毛羽等對紫外線的屏蔽作用存有差異。

       （2）纖維的種類及染料類別：不同纖維經(jīng)不同性質(zhì)的染料染色，染料分子結(jié)構(gòu)不同對光譜的吸收也不一樣。

       （3）染料的色澤及其用量的影響：即使同一性質(zhì)的染料，因染色的色系不同及染料用量不同，被織物對紫外線的屏蔽性能也是不同的；一般來說，同一種材料的紡織品經(jīng)同一種染料染色，顏色越深對紫外線的吸收愈多，對紫外線的屏蔽作用越好，深色的棉布紫外線防護性能要比淺色好。

       （4）紡織品抗紫外線性能還受到纖維本身基質(zhì)以及人工附著于纖維的有機或無機材料的影響；棉、真絲等天然纖維對紫外線的吸收能力低，因而抗紫外線性能就差，羊毛則稍為好一些；合成纖維對紫外線的吸收能力強于天然纖維。

       （5）后整理的影響：拒水拒油整理等，一方面織物的厚度增加，織物的孔隙率也會降低；另一方面，功能整理劑本身的緣故也可能增加屏蔽紫外線的作用。

1．織物抗紫外線整理原理

       抗紫外線整理的原理就是利用紫外線屏蔽（吸收）劑對染色纖維或織物進行整理，當紫外光輻射到織物上時，絕大部分則被紫外線屏蔽劑反射或選擇性吸收，并將其能量轉(zhuǎn)換成其他無害低能輻射而釋放或消耗，從而將紫外線遮擋；在一般情況下，透過率+反射率+吸收率=100%；因此，反射率和吸收率增大，透過率就減少，對紫外線的防護性就好，從而將紫外線遮擋屏蔽。

       因此，紡織品對紫外線的防護機理分為反射和吸收兩種；未整理普通纖維主要通過吸收對紫外線起到阻隔作用，而抗紫外線整理主要通過屏蔽劑來增強紡織品吸收或反射紫外線的能力。

2．織物抗紫外線性及抗紫外線的種類

       紡織品和其他任何物質(zhì)一樣，對光具有吸收和反射性能；不同的纖維和織物品種，對紫外線的透過率都不同。所謂抗紫外線纖維及其織物，即指對紫外線有較強的吸收和反射性能的纖維和織物；其制備和加工原理通常是對纖維和織物添加能屏蔽紫外線的物質(zhì)，進行混合和處理，以提高纖維及其織物對紫外線的吸收和反射能力。

       這里的能屏蔽紫外線的物質(zhì)指的是兩類起反射紫外線作用的物質(zhì)，習慣上稱為紫外線屏蔽劑；而對紫外線有強烈選擇吸收，并能進行能量轉(zhuǎn)換而減少它的透過量的物質(zhì)，習慣上稱為紫外線吸收劑。紫外線屏蔽劑，通常選用一些金屬氧化物的粉體，如：Al203、Si02、Mg0、Zn0、Ti02、高嶺土等。將這些材料制成納米級的超細粉體，由于微粒尺寸與光波波長相當，比表面積大，表面能高，超細粉體在與纖維材料共混結(jié)合后，增強了纖維材料對紫外線的反射和散射作用，從而防止和減少紫外線透過纖維材料。

       紫外線吸收劑通常是一些有機化合物，國內(nèi)外紫外線吸收劑品種較多，常用的有水揚酸酯類化合物、金屬離子螯合物、二苯甲酮類以及苯并三唑類等。紫外線吸收劑可使紫外線的能級降低，并使光能轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)。

       2.1 紫外線屏蔽劑

       2.1.1 無機類紫外線屏蔽劑

       無機類紫外線屏蔽劑沒有光能的轉(zhuǎn)化作用，而是利用陶瓷或金屬氧化物等細粉或超細粉末與纖維或織物結(jié)合，增加其表面對紫外線的反射和散射作用，以防止紫外線透過織物，損害皮膚。這些粉末包括高嶺土、碳酸鈣、滑石粉、氧化鐵、氧化鋅和氧化亞鉛等。經(jīng)試驗對310～370nm波長區(qū)紫外線的反射或防護效果，以氧化鋅和氧化亞鉛為好，二氧化鈦和高嶺土也有一定作用。這些無機組分與有機紫外吸收劑相比，具有一定優(yōu)點，除耐光性能和耐紫外線性能比較優(yōu)越外，耐熱性能也比較突出，特別是氧化鋅更具有抗菌、防臭等功能。用于高質(zhì)量的屏蔽纖維或織物的后整理，要求將紫外線屏蔽劑制成納米材料。

       作為紫外線屏蔽劑的無機物對入射紫外線波長都具有較大的折射率，一般反射率與折射率有很大的關(guān)系，折射率越大，反射率也越大，對紫外線的反射就越強烈。Ti02、Zn0的折射率都很高，納米Ti02的折射率為2.71，納米Zn0的折射率為2.03。同時，物質(zhì)的反射率和光波的波長也有關(guān)系，入射光的波長如果是在所選物質(zhì)的吸收線或者吸收帶附近，物質(zhì)的折射就變的很大，相應(yīng)地，這個波長的光波在物質(zhì)的表面上也就強烈的被反射。或者在屬于物質(zhì)的發(fā)射光譜線附近，正好也就是反射光強度很高的位置，而被選作屏蔽劑的無機物的發(fā)射光譜線恰好在紫外線波長區(qū)域。

       因而，對紫外線具有強烈的反射作用。此外，折射率越高，紫外線散射效果就越大。這些強烈的反射和散射作用就使無機紫外線屏蔽劑能達到遮蔽紫外線的目的。

       2.2 紫外線吸收劑

       有機紫外線屏蔽劑主要是利用有機物質(zhì)對紫外線光波具有強烈的、選擇性的吸收作用。有機紫外線屏蔽劑分子結(jié)構(gòu)上大多有連接于芳香族衍生物上的吸收波長小于400nm的發(fā)色基團（如C=N，N-N，N=O，O=O等）和助色基團（如-NH2，-OH，-S03H，-COOH 等），它們能強烈地、選擇性地吸收高能量的紫外線，發(fā)生光物理過程或光化學反應(yīng)，將紫外線能量轉(zhuǎn)化為其他的能量形式而起到防紫外線的作用。一般當紫外線屏蔽劑在受到紫外光作用，吸收紫外線能量后，分子中產(chǎn)生電子遷移，SO激發(fā)成最低激發(fā)單線態(tài)Sl或更激發(fā)的單線態(tài)S2。被激發(fā)的分子又可能通過三種途徑回到基態(tài)：發(fā)射熒光回到基態(tài)或內(nèi)部先過渡到三線態(tài)Tl，然后釋放出磷光回到基態(tài)或?qū)⒛芰恳詿崮艿男问絺鬟f給其他分子而回到基態(tài)；第三種是能量轉(zhuǎn)移給能量轉(zhuǎn)移劑而回到基態(tài)。這樣一來就將吸收的能量以無害的熱能或無害的波長較長的低輻射能量釋放出來耗掉，而本身結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，從而避免損害皮膚和防止高分子聚合物因吸收紫外線能量。

       目前，常用的紫外線吸收劑能吸收高能量的紫外線，進行能力轉(zhuǎn)換，變?yōu)榈湍芰康臒崮芑虿ㄩL較短的電磁波，使其對人體無害。國內(nèi)外不同類型的紫外線吸收劑品種很多，但用在紫外線防護方面的要求較高，最好具有以下條件：

       ◆具有較好的防護效果，基本能夠全部吸收有害的紫外線；

       ◆吸收劑能與纖維或織物較牢固地結(jié)合，具有一定的耐洗性；

       ◆處理工藝簡單方便，基本上可以在原有的各種紡織印染設(shè)備上加工；

       ◆對纖維和織物的強度和色澤等方面無明顯影響；

       ◆無毒，對皮膚無刺激；

       ◆原料制造方便，能批量或大量供應(yīng)，價格不貴，使產(chǎn)品有競爭力。

       常用的紫外線吸收劑主要有二苯甲酮類、水揚酸酯類、苯并三唑類和有機鎳聚合物等。它們各自作用于織物的機理及應(yīng)用特點如下：

       （1）二苯甲酮類

       二苯甲酮類紫外線吸收劑是紫外線吸收劑中應(yīng)用最廣泛的一類；有反應(yīng)性羥基和纖維容易結(jié)合，能吸收UVA和UVB紫外線；對280nm的紫外線吸收較少，有時易泛黃，價格較貴；分子中的酮基與羥基能產(chǎn)生內(nèi)在氫鍵，構(gòu)成了一個螯合環(huán)。當吸收紫外線能量后，發(fā)生分子的熱振動，內(nèi)在氫鍵破壞，螯合環(huán)打開，把紫外線能量變成熱能而釋放出來。此外，分子中的羥基會被吸收的紫外光能量所激發(fā)，產(chǎn)生互異構(gòu)現(xiàn)象，生成烯醇式結(jié)構(gòu)，也消耗掉一部分能量。

       （2）水揚酸酯類

       水揚酸酯類紫外線吸收劑是應(yīng)用最早的一類；水揚酸酯分子中也有內(nèi)在氫鍵。這類紫外線吸收劑吸收的能量在開始時很低，而且吸收的波長范圍極窄(小于340nm)；但經(jīng)紫外線照射一定時間后，對紫外線的吸收逐漸增大，直到最大吸收：這是由于其在紫外線照射下發(fā)生分子重排，形成了紫外線吸收能力強的二苯甲酮結(jié)構(gòu)，從而強化其紫外線吸收作用。該類價格低廉，大量吸收UVB，僅吸收少量UVA 紫外線；熔點低升華性強，使用有一定局限性。

       （3）苯并三唑類

       苯并三唑類紫外線吸收劑作用機理與二苯甲酮類相似，它也具有內(nèi)在氫鍵形成螯合環(huán)，當吸收紫外線后，氫鍵破壞或變?yōu)楣饣プ儺悩?gòu)體，把紫外線的能量轉(zhuǎn)化為熱能而釋放。其大量吸收UVA紫外線，效果好；而且由于其熔點高，吸附在纖維上有一定的耐洗性。但是，其無反應(yīng)性基團，處理時要吸附于纖維表面才能達到吸收和屏蔽紫外線的效果。

       （4）有機鎳聚合物

       有機鎳聚合物也可作為紫外線吸收劑，它與一般的紫外線吸收劑的作用機理不同，前幾種都是通過分子本身結(jié)構(gòu)變化（光化學反應(yīng)）來消散能量，而有機鎳聚合物則通過分子間的能量轉(zhuǎn)移（光物理過程）來消散能量。當紫外線照射到有機鎳聚合物上時，與高分子聚合物被激發(fā)成為激發(fā)態(tài)的分子作用，使激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，把紫外線能量轉(zhuǎn)化為低能量的光譜散發(fā)，而不致使其破壞，從而保護高分子不被破壞。該類對部分纖維或織物，在一定條件下形成螯合態(tài)結(jié)合體，產(chǎn)生對紫外線的屏蔽作用，但其離子有顏色，使用時有一定的局限性。

       所以，各種紫外線吸收劑作用于織物有其共同點，同時，在具體應(yīng)用方面又有各自的優(yōu)點和局限性。因此，在選用紫外線吸收劑時要綜合考慮其特點和結(jié)合應(yīng)用中的實際情況。

3．改善織物抗紫外線性能的方法

       防止紫外線對皮膚造成的傷害，從紡織品方面來說，必須減少紫外線透過織物的量；織物對光的作用表現(xiàn)為對光的吸收、漫反射、透射三種形式。因此減少紫外線透過量可以有以下兩種方法：

       （1）提高織物對紫外線的反射能力：可以選用適當?shù)睦w維如高比表面積的纖維，或使用反光性強的物質(zhì)如陶瓷粉（Mg0，Ti02等）進行織物的后整理加工。

       （2）提高織物對紫外線的吸收能力：即選用適當?shù)淖贤饩€吸收劑對織物進行處理，或在化學纖維紡絲時將其加入紡絲浴中。這種方法主要是利用其本身能吸收紫外線能量，并使之向低能級轉(zhuǎn)化，變?yōu)榈湍芰康臒崮芑虿ㄩL較短的電磁波，從而消除紫外線對人體和織物的危害。

       紡織品的抗紫外線防護就是在織物上施加一種能屏蔽紫外線的物質(zhì)，并且被這些物質(zhì)施加后的織物，其各項服用性能基本無不良影響。目前，國內(nèi)外紫外線防護紡織品的生產(chǎn)，主要分為兩大類：一種是抗紫外線纖維法（紡絲法），是通過在聚合或紡絲時加入紫外線遮蔽劑，制得抗紫外線纖維，然后，利用抗紫外線纖維生產(chǎn)織物；另一種方法是后整理法，是用紫外線遮蔽劑通過浸漬、浸軋或涂層等的方法，還有利用微膠囊技術(shù)和印花的整理方法以獲得抗紫外線性能。

       3.1 抗紫外線整理方法

       改善織物的抗紫外線性能另一類方法可以采用一定的整理工藝對織物進行后整理，從而使其具備良好的抗紫外線功能；紡織品抗紫外線輻射整理的整理工藝與其最終用途有關(guān)，其整理工藝大致有以下幾種：

       （1）高溫高壓吸盡法

       高溫高壓吸盡法相當于滌綸的高溫高壓染色。此方法主要是對于一些不溶或難溶于水的紫外線吸收劑，如苯并三唑類化合物，它們的分子結(jié)構(gòu)同分散染料很接近，這樣在高溫高壓的條件下可以進入纖維內(nèi)部而固著，從而達到抗紫外線效果；對滌綸、錦綸等合成纖維織物的紫外線屏蔽整理，可以采用與分散性染料高溫高壓染色時同浴進行。這時紫外線吸收劑分子溶入纖維內(nèi)部，只要選擇合適的、對皮膚毒性低的紫外線吸收劑就可以對織物進行處理。

       （2）常壓吸盡法

       常壓吸盡法主要對于一些水溶性的吸收劑處理棉、麻、羊毛、蠶絲等天然纖維類織物的抗紫外線處理。該類紡織品則只需在常壓下于其水溶液中處理，類似水溶性染料染色。這種處理方法選用的吸收劑為水溶性的紫外線吸收劑，如一些二苯甲酮類的水溶性紫外線吸收劑的分子結(jié)構(gòu)中有多個羥基。這樣，棉及其他天然纖維有較好的吸附能力。有些吸收劑也可以采用和染料同浴進行一浴法染色整理加工。

       （3）浸漬式法

       浸漬法即在配置好的整理液中浸入織物，在規(guī)定的溫度下浸泡一定的時間，然后取出，干燥或進行一定的熱處理。

       （4）浸軋法

       由于紫外線屏蔽劑大多不溶于水，又對棉、麻等天然纖維缺乏親和力，因此不能用吸盡法，而采用與樹脂（或粘合劑）同浴，將屏蔽劑固著在織物（纖維）表面。即將紫外線整理劑和相應(yīng)助劑根據(jù)使用要求配置成一定濃度的溶液，以浸軋法處理到織物上去；浸軋液可由紫外線屏蔽劑、樹脂、柔軟劑等組成，浸軋法即將織物放到整理液中浸濕，然后用壓輥軋去水分，此叫一浸一軋，也可以重復一次，即二浸二軋，這樣使整理劑通過機械力作用擠壓到纖維中去，然后進行干燥或熱焙烘。

       但經(jīng)烘干和或熱處理后，織物上空隙孔眼容易被樹脂（粘合劑）所覆蓋，會影響整理織物的風格、吸水性和透氣性。浸軋法可以分為軋烘法、軋蒸法和軋堆法；目前，采用較多的是軋烘法，其整理基本工藝流程：浸軋→烘干→熱處理（焙烘）→成品。軋蒸法和軋堆法一般選用一些對纖維有反應(yīng)性能的紫外線屏蔽劑，在浸軋→汽蒸（或堆置）過程中，屏蔽劑上的活性基團與纖維上的羥基(-OH)、氨基(-NH2) 發(fā)生化學反應(yīng)而固著。該過程的作用機理類似于活性染料對棉和羊毛的染色過程，因此也可采用與活性染料同浴加工。

       （5）印花法

       為了提高印花織物的耐光（日曬）色牢度，有時也可將紫外吸收劑加入到印花色漿中，與染料同漿印花。由于汽車內(nèi)裝飾織物對耐光牢度的要求很高，故國外在其織物印花時多將紫外吸收劑與高耐光染料同漿印花。

       （6）涂層法

涂層法是將紫外線整理劑和涂層整理劑共混，均勻分散后得穩(wěn)定的涂層膠，用涂布器（如刮刀、圓網(wǎng)印刮等）涂印到織物上，經(jīng)過必要的烘干和熱處理，在織物表面形成一層薄膜，從而達到紫外整理的功效。但經(jīng)涂層整理后的織物存有彎曲性能、透氣性和手感變差的趨勢。

       （7）微膠囊整理

       將紫外線吸收劑用微膠囊技術(shù)制成微膠囊，其囊衣以高分子聚合物，如苯乙烯、丙烯酸酯為佳，采用邊聚合邊微膠囊的方法制成微膠囊。將紫外線吸收劑包于囊芯，然后用粘合劑及交聯(lián)劑將微膠囊固著在織物上，可制成紫外線屏蔽率達85%以上的紡織品，微膠囊可以緩釋紫外線吸收劑，從而達到長效防紫外的目的。

4．棉織物面料的抗紫外線整理

       抗紫外線整理生產(chǎn)實例：

       織物：60S×60S 108×68梭織物平紋布（染色）。

       抗紫外線整理劑：KIEPTON UV-C。

       工藝流程及條件：

       棉活性染色布→浸軋防紫外線整理劑40g/L→預烘（90～100℃×2～3min）→熱拉幅定型（150～160℃×2.5～3min）→落布、成品。

       通過后整理——浸軋法對棉織物進行抗紫外線處理，對整理后的織物進行紫外線透過率及織物紫外線輻射防護系數(shù)（UPF）測試，測試結(jié)果見表1。

       通過生產(chǎn)實踐及相關(guān)分析，可得如下結(jié)論：

       （1）利用抗紫外線吸收劑KIEPTON UV-C對棉織物進行浸軋?zhí)幚砗螅椢锏目棺贤饩€效果得到較好的改善，達到抗紫外線面料的要求；同時，經(jīng)過抗紫外線整理后織物的服用性能基本沒有大的不良影響，而且織物耐水洗性能也較好。

       （2）影響棉織物抗紫外線性能的織物結(jié)構(gòu)因素主要是織物緊度；對織物其他結(jié)構(gòu)參數(shù)基本相同的情況下，織物緊度越大，則織物抗紫外線性能越好。這主要是由于織物緊度大，其覆蓋率也越大，從而織物紫外線透過率就少，抗紫外線效果也變好。

       （3）對不同織物組織的棉機織物而言，在其他織物結(jié)構(gòu)參數(shù)基本相同的情況下，織物抗紫外線性能效果緞紋棉織物最好，斜紋織物其次，平紋織物最差。

5．結(jié)束語

       （1）抗紫外線整理紡織品是當前新發(fā)展的功能性產(chǎn)品，在發(fā)達國家尤其受到婦女兒童的青睞；紡織品的防紫外線整理應(yīng)采用高科技進行原料（纖維）和紡紗研究，從原料的選擇、織物結(jié)構(gòu)、織物染色色澤和后整理技術(shù)上綜合考慮，以提高織物面料防紫外線的性能。

       （2）研制開發(fā)新型環(huán)保具有反應(yīng)活性的整理劑，以提高整理后織物防護性能及耐久性，并且對人體和環(huán)境不造成的危害；開發(fā)應(yīng)用上，在織物防紫外線功能基礎(chǔ)上可結(jié)合抗菌、遠紅外保溫、易去污等進行多功能復合整理，提高產(chǎn)品的附加值。

       （3）單一功能的紡織品并不滿足市場需求，人們更傾向于多功能的織物；多功能整理紡織品正受到人們的關(guān)注和喜愛，例如人們對拒水、拒油、易去污、抗菌、防輻射及抗靜電等具有多種功能的紡織品需求越來越大，多功能整理劑的應(yīng)用也越來越廣泛，功能性紡織品將會得到迅速的發(fā)展。