DM-3090棉织物抗紫外线整理剂的工艺优化

牟行翠，习智华

(西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安710048)

DM-3090棉织物抗紫外线整理剂的工艺优化

牟行翠，习智华

(西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安710048)

探讨影响棉织物抗紫外线整理剂工艺优化因素.以整理后织物性能测试的数据为依据，优化出防紫外线整理剂DM-3090整理纯棉织物的工艺条件.结果表明，DM-3090整理棉织物的工艺条件为：DM-3090 100g/L，粘合剂140g/L，渗透剂DM-1238 8g/L，柔软剂FR-6 12g/L，焙烘温度140℃，焙烘时间2min.

纯棉织物;DM-3090;抗紫外线;工艺优化

0 引言

天然纤维UPF值较低，服用时不能很好地保护人体受到来自紫外线的伤害.长时间的紫外线照射使得人体发生一系列机能转变损害健康［1-2］.为了防止紫外线对人体皮肤的伤害，人们已经开始考虑面料及服装的抗紫外线性能［3-4］.目前织物的抗紫外整理是在织物上施加一种紫外线吸收剂，该紫外线吸收剂能有效地吸收紫外光并能将其能量转化成热能或可见光释放［5-7］.DM-3090是一种棉织物抗紫外线整理剂，对280～320nm的紫外线有显著的吸收效果且持久性好.

织物进行抗紫外线整理一般都在后整理中进行.本文通过后整理将抗紫外线整理剂DM-3090整理到纯棉织物上，使得被整理棉织物反射或吸收紫外线的功能加强，防止棉纤维因日光照射发生降解而脆损.而且通过优化整理工艺，可使棉织物在具有较好的抗紫外线效果的同时，保持其他方面的优异性能.

1 实验

1.1 材料与仪器

(1)织物纯棉织物(40s×40s，110×90根/10cm).

(2)仪器101型电热鼓风干燥箱(北京科伟永兴仪器有限公司)，FA1004型电子天平(上海良平仪器仪表有限公司)，MV505T型轧车(北京纺织机械研究所)，HD026N电子织物强力仪(南通宏大实验仪器有限公司)，HD902C紫外线分光光度计(上海天美科技仪器有限公司)，UV-VIS8500紫外可见分光光度(上海天美科学仪器有限公司)，WSB-3A智能式数字白度计(宁波纺织仪器厂)，LA-205热定型机(日本株式会社).

(3)试剂棉织物抗紫外整理剂DM-3090(广东德美精细化工股份有限公司)，纺织品丙烯酸类粘合剂(自制)，纺织品渗透剂DM-1238(广东德美精细化工股份有限公司)，纺织品柔软剂FR-6(河北清河多维康助剂有限公司).

1.2 实验方法

1.2.1 工艺过程二浸二轧(轧余率70%～80%)→预烘(80℃，2min)→焙烘(130～180℃，0～5min).

1.2.2 实验处方纯棉织物抗紫外线整理剂DM-3090(40～130g/L);织物粘合剂丙烯酸(80～180g/L);织物柔软剂FR-6(3～18g/L);织物渗透剂DM-1238(2～12g/L).

1.3 测试方法和标准

1.3.1 紫外线防护系数(UPF)抗紫外线效果测定按照GB/T18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定标准》进行测试评定.

1.3.2 强力根据GB/T 3923.2—1998《纺织品织物拉伸性能第2部分断裂强力的测定抓样法》进行测试.

1.3.3 柔软性同组实验的织物，分别请5位测试员进行手感测试，评定结果(相对于原样)可分为柔软、较软、一般、较硬和硬等5个级别.

1.3.4 白度利用WSB-3A智能式数字白度仪进行测试.

1.3.5 皂洗皂粉4g/L，Na2CO32g/L，30℃条件下按浴比为50∶1处理试样5min，在流动冷水中冲洗干净、晾干.

2 结果与讨论

2.1 DM-3090用量的影响

对整理剂进行用量的确定是有效利用整理剂的一种途径，在粘合剂用量80g/L，柔软剂6g/L，渗透剂2g/L，预烘温度80℃，时间2.5min，焙烘温度130℃，时间3min的条件下改变整理剂用量，得出整理剂DM-3090的用量对棉织物抗紫外线效果的影响，结果见表1.

表1 DM-3090用量对棉织物UPF值的影响

从表1可以看出，整理剂较小时，随着整理剂浓度的增大，棉织物UPF值增大，织物抗紫外线效果增加，整理剂浓度超过110g/L后，UPF值随整理剂浓度的增加开始减小，织物抗紫外效果随之下降.棉织物强力随整理剂浓度的增大呈现先增大后减小的变化规律，白度、手感等物理性能随着整理剂浓度的增加逐渐变差.

根据防紫外整理剂的原理，整理剂大多以薄膜的形式附在织物上，在一定范围内增加整理剂用量，能增加被整理织物对紫外线的散射、反射及吸收作用，但随着整理剂浓度达到合适用量后，过多的整理剂不但会严重影响织物的手感，还会导致整理效果下降，而且整理剂进入纤维后，部分会和纤维反应，产生应力集中现象，影响织物物的强力.所以综合考虑整理效果及白度、强力等物理性能，选择DM-3090整理纯棉织物的最佳浓度为100g/L.

2.2 粘合剂用量的影响

确定整理剂用量100g/L，其余工艺条件与2.1中所述一样的情况下，改变粘合剂用量，被整理织物的性能变化见表2.

表2 粘合剂浓度对织物UPF值的影响

从表2可以看出，随着粘合剂浓度的增大，棉织物的UPF值在逐渐增加，可能是因为随着粘合剂浓度的增加，附着在织物上的整理剂增多，被整理织物对紫外线的散射、反射及吸收作用增加.但织物白度随粘合剂浓度的增大呈减小趋势，手感随粘合剂的增加逐渐变差，甚至僵硬，断裂强力随粘合剂用量的增加而减小，这主要是由于粘合剂在纤维上形成连续的薄膜，或与纤维反应连接纤维，使其受到外力时相互滑移的程度减弱，产生应力集中现象，从而降低织物物的强力.粘合剂多到一定值时织物甚至会出现黏感，断裂强力严重下降.综合考虑整理后棉织物的白度、UPF值等，得出粘合剂的最佳用量为140g/L.

2.3 渗透剂用量的影响

确定出整理剂用量100g/L，粘合剂用量140g/L，其他条件同2.1所述，得出渗透剂用量对织物性能的影响结果见表3.

从表3可以看出，随渗透剂的浓度增加，棉织物UPF的值有增大的趋势，但增大的效果不明显.织物白度随着渗透剂用量的增加而减小.渗透剂的主要作用就是渗透进织物中，把织物中的空气分子用液体分子取代掉，充分的润湿织物.当然在此过程中，少许整理剂分子也会跟随渗透剂进到织物中，提高织物整理效果;同时也影响了织物的白度和手感.由表3可知渗透剂用量的最佳工艺为8g/L.

2.4 柔软剂用量的影响

确定出整理剂用量100g/L，粘合剂用量140g/L，渗透剂用量8g/L，焙烘时间温度同2.1所述，改变柔软剂用量，被整理织物UPF值随柔软剂用量的变化结果见表4.

从表4得出随着织物柔软剂的增加，织物的UPF值总体呈现略微增大的趋势，但是变化不大，在柔软剂用量为6g/L时，UPF值最小，但是被整理织物的白度最大，手感较柔软，当柔软剂用量为12g/L时，被整理织物的手感柔软，UPF值为42.9.当柔软剂用量达到12g/L后，UPF值为43左右基本不发生变化.结合棉织物UPF值和白度的变化，并在促进织物手感的条件下，选择柔软剂的最佳用量为12g/L.

2.5 焙烘温度的影响

确定出整理剂用量100g/L，粘合剂用量140g/L，渗透剂用量8g/L，柔软剂用量12g/L，改变焙烘温度被整理棉织物UPF值的变化见表5.

表3 渗透剂浓度对棉织物UPF值的影响

表4 柔软剂用量对棉织物UPF值的影响

从表5可以看出，随着焙烘温度的升高，织物的抗紫外整理效果呈现先增大后减小的趋势，在140℃时被整理织物的UPF值为41.1，相对最高;当焙烘温度继续增加到160℃时，被整理织物的UPF值为35.2，相对最小.焙烘温度从120℃到170℃，被整理织物的白度随着焙烘温度的升高而逐渐下降.

温度是影响织物整理的重要工艺条件之一.温度高，纤维分子及发色体系容易遭到破坏，织物的强力、白度等物理性能受到较大影响;温度低，整理剂分子不能较好的整理到纤维上，整理不能达到免疫的效果.综合各项性能选焙烘温度为140℃为最佳.

2.6 焙烘时间的影响

确定出整理剂用量100g/L，粘合剂用量140g/L，渗透剂用量8g/L，柔软剂用量12g/ L，焙烘温度140℃，不同焙烘时间对织物UPF值的影响结果见表6.

从表6可以看出，焙烘时间从0～2min时棉织物的UPF值基本呈上升趋势，当焙烘时间为2min时，被整理织物的UPF值相对最大为40.2，当焙烘时间大于3min，棉织物UPF值开始减小，焙烘时间为5min时UPF值最小，可见过分延长焙烘时间对棉织物抗紫外线的整理效果不利.白度随着焙烘时间的增加而减小，所以综合考虑被整理织物UPF值和白度两个因素，选择焙烘时间为2min为宜.

2.7 DM-3090最佳工艺整理后棉织物的性能

表5 不同焙烘温度对棉织物UPF值的影响

表6 焙烘时间对棉织物UPF值的影响

表7 最佳工艺实验结果

织物最佳工艺实验结果见表7，从表7可以看出，未整理织物的UPF值为20.2，经优化工艺整理后棉织物的UPF值可达68，且紫外线透过率减小，说明DM-3090整理后棉织物的抗紫外线效果的到较大提升.整理前后棉织物白度由89.4下降到86.5，整体下降不大，说明最佳工艺对棉织物的白度的损伤不大.

2.8 被整理织物的耐水性

经过整理后织物的抗紫外线性能能达到比较好的效果，但棉织物在服用过程中要经过多次水洗，所以对实验效果的耐水洗性能进行测试.

经DM-3090的最佳工艺整理后的纯棉织物UPF随水洗次数的变化如图1所示.从图1可以看出，DM-3090最佳工艺整理后的棉织物的UPF值在第一次水洗前后改变相对较明显，而再次水洗时，UPF值的变化已不明显.因此可以得出虽然经水洗后被整理棉织物的UPF值有所下降，但是仍能达到较好的效果，说明DM-3090整理织物耐水洗性能较好.

图1 棉织物UPF值随水洗次数的变化规律

3 结论

(1)实验得出DM-3090整理织物的最佳工艺处方：整理剂DM-3090 100g/L，粘合剂140g/L，渗透剂8g/L，柔软剂12g/L，焙烘时间2min，焙烘温度140℃.经过DM-3090处理后，棉织物防紫外线辐射的效果显著增强.

(2)柔软剂的加入可以有效改善织物整理后的手感问题，且柔软剂的使用对被整理织物的UPF值影响不大.

［1］吴雄英.纺织品抗紫外线辐射性能的测试方法比较［J］.印染，2001(2)：38-40.

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［6］薛迪庚.织物的功能整理［M］.北京.中国纺织出版社，2000：35-46.

［7］蒋钟.棉织物抗紫外整理剂的应用工艺探讨［D］.西安：西安工程大学，2010：1-4.

The optimization of DM-3090 finishing process for cotton fabric anti-UV

MOU Xing-cui，XI Zhi-hua

(School of Textile and Materials，Xi'an Polytechnic University，Xi'an 710048，China)

The influence factors of the UV protective finishing were discussed in this paper.The treatment conditions of DM-3090 for cotton fabric were optimized at the following conditions：100g/L DM-3090，140g/L adhesive，8g/L DM-1238，12g/L FR-6 as well as the curing at 140℃for 2min.

pure cotton fabric;DM-3090;anti-UV;process optimization

1674-649X(2014)01-0025-05

TS 195.5

A

编辑：田莉;校对：孟超

2013-05-03

西安市科学技术局项目(CXY134418)

习智华(1963-)，男，陕西省西安市人，西安工程大学副教授，主要从事纺织品功能整理等方面的研究.E-mail：xizh999@126.com