针对防紫外线纺织品的分析

何晓娟

（宿迁市纤维检验所，江苏 宿迁 223800）

研究发现，过量的紫外线辐射会对人体造成伤害，所以，近年来，世界各国人民都非常关注如何防紫外线，大量抗紫外线化妆品、日用品、纺织产品应运而生，但实际使用效果并不突出。为了提高防护效果，做好防紫外线纺织品的作用、原理及质量检测方法研究很有必要。

1 概述

1.1 人体受紫外辐射的影响

紫外辐射波波长在10~400 nm，且各波长产生的辐射效果具有差异性。一般大气可以吸收200 nm以内的紫外辐射，同时该波段紫外辐射波无法在空气中传播。虽然紫外线是具有杀菌能力的电磁波，但人体在接受紫外线杀菌灯照射时依旧会受到损害。若短时间照射身体，容易造成瘙痒、皮疹等皮肤损伤现象。紫外线还会伤害眼睛，过量紫外线会使眼睛流泪，若未得到有效处理会引发失明等现象。若人体被紫外线长期辐射，还会发生基因突变，甚至引发癌症[1]。

1.2 国内防紫外线纺织品研究现状及趋势分析

中国较晚才开始对防紫外线纺织品进行研究，而且地球臭氧层受人类氟利昂排放较多影响，已经出现了臭氧空洞，导致大气屏蔽紫外线的效果明显降低，这才引发国内对紫外线防护问题的关注。自2000年开始，国人对防紫外线纺织品的关注空前高涨，诸多大厂已经可以熟练运用防紫外线纺织品加工技术，实践中常将适量氧化物颗粒等加入纺丝过程，然后采用后整理技术处理防紫外线纺织品。不过，国内市场上的防紫外线纺织品数量依旧较少、质量还有待提高，特别是在技术方面，相比于国外还有较大差距。另外，国内市场上的防紫外线纺织品实际使用效果并不理想，仍有进步空间。因此，做好防紫外线纺织品的研发有助于保护人体健康。

2 防紫外线纺织品的作用及原理

吸收、反射、投射光线是物体都具备的作用，因此，紫外线屏蔽剂可分成反射剂与吸收剂，可以独立或混合使用。

紫外线反射剂之所以能降低紫外线穿透效果，是因为能利用无机微粒的反射、散射作用，完成紫外光的吸收与能量转换，并以热能或无害低辐射形式消耗、释放能量。采用合理的方法加工防紫外线纺织品后，不管何种纤维材料，都能起到防紫外线的效果，同时，织物的防紫外线性能不会受到织物厚度、色泽等因素的较大影响[2]。

3 防紫外线纺织品的影响因素及组成

防紫外线纺织品由防紫外线纤维基材、整理剂组成，而纤维结构、吸收剂等是主要影响因素，以下将对影响因素进行详细分析。

3.1 防紫外线纤维基材影响因素

3.1.1 纤维种类

纤维种类的差异性导致其结构必然存在差异，所以会对吸收紫外线的能力及防紫外线性能造成影响。比如紫外线能量会被经纶纤维结构的—CN基团吸收、转化为热能消散；聚酯纤维中的苯环及蛋白质纤维分子中的芳香族氨基酸，均能将紫外线吸收；麻类纤维的特殊果胶质斜偏孔结构由于有大小各异的空隙，且纤维表面沟壑较多、裂纹纵横，可有效吸收光波，防紫外线效果较好。在防紫外线性能方面，棉织物远不如麻等纤维，不过国内使用棉织物的数量较多，因此对织物防紫外线性能的科研工作比较关注。另外，天然植物中的海藻、银杏等与维生素A、E均能有效吸收紫外线[3]。

3.1.2 纤维形态结构

羊毛及聚酯纤维截面为圆形，可有效反射光、减小紫外线穿透率；另外，纤维直径和反射效果呈反比，所以要想提高防紫外线性能，可选择超细纤维加工织物。

3.1.3 结构、紧密性等因素

织物孔隙率直接受组织结构、厚度、紧密性影响，且孔隙率和防紫外线效果呈反比。

3.1.4 染料颜色

若织物材质相同，当颜色存在差异时，防紫外线性能也存在较大差异，原因是一些染料吸收带可延伸到紫外光谱区吸收部分紫外线，所以织物颜色越深，防紫外线性能越高[4]。

3.1.5 其他要素

在防紫外线效果方面，衣物湿态远不如干燥状态，原因是当水分存在于纱线、纤维空隙中时，使光具备的分散作用降低，从而破坏了防紫外线性能。

此外，短纤织物的防紫外线效果优于长丝织物，细纤织物的防紫外线效果优于粗纤织物等。

3.2 纺织品整理剂分析

3.2.1 紫外线吸收剂

紫外线吸收剂是一种吸收波长在270~300 nm的紫外线的有机化合物，在诸多领域被使用，比如高分子材料及纺织品加工业。合成紫外线吸收剂主要为共轭体系化合物，常见类型包括水杨酸酯类、甲烷衍生物、金属离子化合物类、二苯甲酮类等。经过试验研究可知，苯丙三唑作为紫外线吸收剂与聚合物，具有较强的稳定性、相容性，因此得以大量应用在合成材料、涂层制品行业。以上介绍的化合物内部存在的氢键等形成过程，可以将能量吸收后转化为热能并消散，所以，传递至高聚物内的能量变少，满足了防紫外线的需求[5]。

3.2.2 紫外线反射剂

紫外线反射剂的原理是反射、折射紫外线，从而起到防紫外线的作用。在实践中，可在纤维或织物中加入陶瓷或金属氧化物等细粉，提高织物表面反射、散射紫外线的能力，防止紫外线穿透织物。当前，无机防紫外线添加剂、纳米粉体是常见的紫外线反射剂。

4 防紫外线纺织品的质量检测

4.1 防紫外线纺织品质量检测方法标准

澳大利亚和新西兰制定了《日光防护服评定和分级（CAS/NZS4399，Sun Protective Clothing-Evaluation and Classification）》标准；欧洲制定的标准则和澳洲存在差异，欧洲纺织品防紫外线标准由“防紫外线测试”“防紫外线分级标签”两部分构成，该标准在服装款式方面有明确要求，服装面料要根据EN 13758.1的要求参加防紫外线测试，通过后还必须满足紫外线防护系数（Ultraviolet Protection Factor，UPF）＞40及UVA透射率的条件；美国纺织品的防紫外线性能标准和欧洲、澳洲均不同，新添了样品模拟实际使用预处理及湿态测试内容，标准体系涵盖预处理、测试、分级标签3个标准，UPF＞15才可以标注具有防紫外线性能；中国标准则借鉴了欧洲、澳洲标准，在2002年制定了GB/T 18830《纺织品 防紫外线性能的评定》标准（现更新为GB/T 18830—2009《纺织品 防紫外线性能的评定》标准），对织物防日光紫外线性能试验方法和防护水平的表示、评定、标识作出明确规定；总部设在瑞士的国际测试协会弥补了澳洲标准AS/NZS 4399：1996的不足，制定了“UV-标准801”（UV-Standard 801），该标准依旧采用澳洲标准“AS/NZS 4399”测试的UPF，不过对试样的处理有较大不同，如新增了摩擦、洗涤、湿态等试样处理程序，对产品正常使用时发生的状况或要求进行了模拟，产品通过测试、认证方可颁发有效期在一年以内的证书[6]。

4.2 防紫外线纺织品测试方法

4.2.1 紫外分光光度计法

精挑高品质紫外分光光度计，利用其制造辐射源，释放波长为280~400 nm的紫外线，通过单色器直接照射纺织品，然后对各方向上透过纺织品的辐射量通过积分球进行收集，并对紫外线透射比进行计算。如果透射比较小，则表明纺织品的防紫外线效果较好。该方法能对不同波长下的透射比进行检测，属于世界范围内最流行、通用的方法。据悉，英国、澳大利亚、新西兰、美国、中国的检测标准都采用该方法。

4.2.2 紫外线强度计法

在一定时间范围内，用紫外线照射纺织品，并检测通过纺织品样品的紫外线辐射强度，然后和没有放样品的紫外线照射情况进行对比，得到紫外线透过率，计算紫外线遮蔽率。

不管是哪一种方法，都是仪器试验方法，通过光谱辐射完成测验可提高测验的客观性、公正性。

4.2.3 人体测试法

提前准备有防紫外线功能的纺织品与没有防紫外线功能的同种纺织品，然后安排检测员放在与人体皮肤相近的试验品上，用紫外线照射，记录、比较出现红斑等效应需要的时间，最后根据时间长短对防紫外线纺织品的质量进行评判，时间越长、质量越好。

4.2.4 变色褪色法

将纺织品通过光敏染料染色后，放到指定位置接受标准紫外线光源照射，同时，在染色纺织品上遮盖一条待测纺织品，然后照射一段时间，并在此过程中观察染色织物的颜色变化情况，颜色变化越不明显，表明待测防紫外线纺织品的质量越好。

4.3 防紫外线纺织品质量评价指标

紫外线透射比、紫外线穿透力及UPF、紫外线遮蔽率均是防紫外线性能评价的重要指标。现今，国外在评价织物防紫外线性能时以UPF指标为主[7]。

5 防紫外线纺织品的运用

在制作纺织品时，将紫外线屏蔽剂加入纤维、纱线、织物中，可提高防紫外线纺织品的防紫外线效果，一般屏蔽紫外线的效率超过了90%，最高可达99%。现今，下游纺织业常选择有防紫外线功能的麻类、羊毛等材料加工产品。

近年来，国内防紫外线纺织品研发领域发展较快，尤其是涤纶防紫外线产品科研取得了优秀成果。当前，中国研发的防紫外线纤维品种涵盖涤纶POY、涤纶UDY、涤纶短纤维等，紫外线遮蔽率更是达到了94%。现今，化纤及化纤混纺织物成为国内市场上防紫外线服饰的主流，但是不同化纤应用领域聚焦的重点有较大差异。

现今，防紫外线纺织品的应用范围可分为六大类：（1）以裙装、衬衣、罩衣为主的夏日女装；（2）以遮阳帽、夏季手套、高筒袜、日常服饰为主的流行用品；（3）男士短裤、T-shirt、衬衣、夹克衫等；（4）防紫外线体育运动服装；（5）农业、渔业、林业等室外作业服；（6）具有防紫外线性能的窗帘、帐篷、遮阳伞、广告帆布等其他用品[8]。

现今，通过研究国内外防紫外线纺织品实际发展状况可以确定，其发展趋势主要有3个方面。（1）防紫外线纺织品在技术领域会朝纳米技术方向发展，最终会利用纳米复合技术制造出有紫外线反射作用的无机纳米粒子与具备紫外线吸收能力的有机纳米粒子类高效紫外线屏蔽剂，研究、制备高效紫外线屏蔽剂势必变成抗紫外线织物发展研究的重要方向。（2）防紫外线纺织品将朝功能持久、高效的方向发展，比如利用微胶囊的缓释特征，将紫外线屏蔽剂制成微胶囊并植入纺织品，让产品获得更加持久、高效的防紫外线性能。（3）防紫外线纺织品将朝功能复合化方向持续发展，实践中会通过在纺织品中添加紫外线屏蔽剂及不同功能剂的方式，让防紫外线纺织品变得便捷、实用，为纺织品提高附加值和适应性。

6 结语

近年来，大众的健康意识不断强化，对防紫外线纺织品更加关注。因此，要结合市场需求，高度重视对防紫外线纺织品作用、选料、原理、设计方法等的研究，进而提高纺织品的防紫外线效果，并获得良好的发展前景。