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1、第七章 防紫外線整理,講課內(nèi)容,防紫外線整理的重要性紫外線的危害 纖維種類和織物組織結(jié)構(gòu)對(duì)紫外線防護(hù)的影響 防紫外線的途徑 防紫外線整理劑 紫外線吸收劑的應(yīng)用工藝效果防紫外線整理效果評(píng)價(jià),一、防紫外線整理的重要性,隨著氟利昂類溶劑的大量使用和排放,大氣臭氧層不斷遭到破壞,地面上的紫外線輻射量迅速增大,皮膚癌和白內(nèi)障的發(fā)
2、病率正在上升。研究表明,臭氧層每受到1%的破壞,抵達(dá)地球表面的有害紫外線將增加2%左右,皮膚癌的發(fā)病率將增加4%左右。,二、紫外線的危害,紫外線到達(dá)地面具有的能量在292.88~598.31KJ/mol之間,它比可見光和紅外線均強(qiáng)。生化物中O-H、C-H、C-C、N-N等化學(xué)鍵,在紫外線作用下,有可能發(fā)生斷裂。,,表7-1 紫外線的波長(zhǎng)范圍和記號(hào),1.不同波長(zhǎng)的紫外線對(duì)皮膚的影響,(1)近紫外線:透過(guò)皮膚量最大,能使皮膚生成黑色素和
3、褐斑,使皮膚老化、干燥和增加皺紋。(2)遠(yuǎn)紫外線:有一定的透射深度能導(dǎo)致真皮血管擴(kuò)張紅腫,產(chǎn)生紅斑和色素沉積,經(jīng)常照射有致癌危險(xiǎn)。(3)超短紫外線:穿透力強(qiáng),接近x射線和γ射線,對(duì)人類影響大,可影響白細(xì)胞和致癌,但其大部分被大氣層中的臭氧層、二氧化碳或云霧等吸收,到達(dá)地面的僅少量。,2. 紫外線的危害(對(duì)人體健康),(1)使皮膚的韌性和彈性降低,皺紋加深,膚色加深,出現(xiàn)老年斑等衰老表現(xiàn),同時(shí)還可以加重黃褐斑、雀斑、黑變等,有的還可引
4、發(fā)光敏性皮炎,重者導(dǎo)致皮膚癌。(2)引起白內(nèi)障和部分失明(3)季節(jié)和時(shí)間不同危害程度不同夏季比冬季輻射量高。一天中10-14點(diǎn)輻射量為全天的70%,三、纖維種類和織物組織結(jié)構(gòu)對(duì)紫外線防護(hù)的影響,陽(yáng)光防護(hù)因子SPF(Sun Protection Factor )是使皮膚形成紅斑的最小紫外線量。SPF越大,防護(hù)能力越強(qiáng)。,,表7-2 天然纖維的種類和織物組織結(jié)構(gòu)與SPF值的關(guān)系,表7-2 天然纖維的種類和織物組織結(jié)構(gòu)與SPF
5、值的關(guān)系,表7-3 合成纖維的種類和織物組織結(jié)構(gòu)與SPF的關(guān)系,1.纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響,天然纖維中:羊毛的SPF > 絲的SPF > 棉的SPF例如:棉漂白細(xì)布 42g/m2 SPF=2.5 羊毛細(xì)平布 87g/m2 SPF=7 蠶絲縐綢 65g/m2 SPF=3,合纖中:滌綸的SPF >錦綸的SPF, 滌綸的SPF≈羊毛的SPF例如:滌綸長(zhǎng)絲織物 130g
6、/m2 SPF=44 錦綸長(zhǎng)絲織物 67g/m2 SPF=3.8苯環(huán),芳香族氨基酸對(duì)300nm以下的紫外線有很強(qiáng)的吸收性。,2. 織物重量的影響,織物越重,SPF值越高 如:棉漂白帆布, 367 g/m2 SPF=17.0 棉漂白粗平布,135 g/m2 SPF=3.7 羊毛細(xì)平布, 87 g/m2 SPF=7 羊毛嗶嘰, 180 g/m2 SPF=5
7、0,3.纖維粗細(xì)及織物的孔隙度的影響,紗線越粗,線密度越小,纖維比表面積越大,對(duì)光的反射越強(qiáng),SPF值越高??紫抖仍叫?, SPF值越高滌綸長(zhǎng)絲織物,紗線密度4/15(Tex),SPF=44;滌綸短纖維織物,紗線密度20×2/20×2 (Tex) ,SPF=13;孔隙度 滌綸微纖維Ⅰ織物 孔隙度0.09 SPF>>50; 滌綸微纖維Ⅱ織物 孔隙度0.35 SPF=38;
8、 滌綸長(zhǎng)絲織物 孔隙度0.19 SPF=44,由上述分析可知:棉織物是紫外線最易透過(guò)的面料,而純棉服裝又是回歸自然界最受歡迎的消費(fèi)品,更是夏季的首選衣著,因此純棉服裝是防紫外線整理的主要對(duì)象。,四、防紫外線的途徑,1. 增強(qiáng)織物對(duì)紫外線的吸收能力。 這可以通過(guò)選用適當(dāng)?shù)睦w維和用紫外線吸收劑進(jìn)行整理來(lái)達(dá)到。此外,選擇合適的組織結(jié)構(gòu)也可以適當(dāng)提高吸收能力。 2. 增強(qiáng)織物對(duì)紫外線的反射能力。 可以通過(guò)選
9、用適當(dāng)?shù)睦w維,例如高比表面積纖維及含高比率的TiO2纖維,也可以選擇適當(dāng)?shù)慕M織結(jié)構(gòu)(織物厚度、表面平整度、織物重量、孔隙度等)來(lái)增強(qiáng)對(duì)光的反射和散射。在染整加工時(shí),可使用反光陶瓷粉等反光性強(qiáng)的物質(zhì)對(duì)織物進(jìn)行整理加工。,五、紫外線整理劑,(一)紫外線吸收劑紫外線吸收劑能吸收紫外線,即將高能量的紫外線轉(zhuǎn)換成低能量的熱能或波長(zhǎng)較短、對(duì)人體無(wú)害的電磁波。常用的品種主要有二苯甲酮類和苯并三唑類。它們均能轉(zhuǎn)化紫外線的能量,并放出熒光或熱量而回復(fù)
10、到基態(tài)。,例如鄰羥基二苯甲酮的反應(yīng),,鄰羥基二苯甲酮吸收紫外線的能量放出熒光后回復(fù)到基態(tài),伴隨氫鍵的光致互變異構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能接受光能而不使鍵斷裂,并使光能轉(zhuǎn)變成熱能,從而將吸收的能量消耗。,用于紡織品的紫外線吸收劑需要具備下列條件,①安全無(wú)毒,特別是對(duì)皮膚無(wú)刺激和過(guò)敏反應(yīng)。②吸收紫外線波長(zhǎng)范圍寬廣、效果良好。③耐水洗和干洗,對(duì)熱、光和化學(xué)品穩(wěn)定。④不影響織物原有色澤、手感、強(qiáng)度和色牢度。⑤吸收紫外線后無(wú)變色現(xiàn)象。 ⑥制造方便,
11、成本較低。,1、二苯甲酮類,結(jié)構(gòu)式,特點(diǎn):具有多個(gè)羥基,對(duì)一些纖維有較好的吸附能力,用于棉纖維整理抗紫外線效果良好,但價(jià)格較貴。有效吸收波長(zhǎng)為290-400nm,2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮,,BASF公司的Uvinul D-49,2、苯三唑類,例如:Ciba公司的Tinuvin326產(chǎn)品。結(jié)構(gòu)如下:,,特點(diǎn):(1)價(jià)格相對(duì)較低;(2)高溫時(shí)溶解度較高;(3)較高的熔融溫度;(4)毒性較小。(5)它的分子結(jié)構(gòu)和分散染料很接近,可以采用
12、高溫高壓法處理并被滌綸纖維吸收,對(duì)滌綸有較高的分配系數(shù)。,一些水溶性的這類化合物適用于錦綸、羊毛、蠶絲和棉織物,在分子中接上適當(dāng)數(shù)量的磺酸基。例如下示結(jié)構(gòu)的化合物:,R=烷基、烷氧基和磺酸基X1、X2= H、硫酸基、鹵素原子、磺化的芳烷基,3、水楊酸類化合物,結(jié)構(gòu)式,,,水楊酸4-叔丁基苯基酯,水楊酸對(duì)辛基苯基酯,特點(diǎn):熔點(diǎn)低,易升華,主要吸收UV—B區(qū)域的紫外線,吸收系數(shù)較低,價(jià)格低廉,適用于牢度較低的產(chǎn)品。在強(qiáng)烈的光照下會(huì)引起色變
13、現(xiàn)象,故應(yīng)用較少。,4、金屬離子化合物,此類是作為螯合物來(lái)使用的,因此只適用于可形成螯合物的染色纖維。例如:錦綸的內(nèi)裝飾材料常用這類化合物(銅和鎳的金屬螯合物),它主要目的往往是提高染色的耐光牢度。,,N,N—二正丁基二硫代氨基甲酸鎳,,例如:,(二)紫外線反射劑(屏蔽劑),紫外線反射劑能將紫外線通過(guò)反射折回空間,也稱紫外線屏蔽劑。 主要是金屬氧化物。例如氧化鋅、氧化鐵、氧化亞鉛和二氧化鈦。 氧化鋅能反射波長(zhǎng)為240-380nm的紫
14、外線,所以采用它屏蔽紫外線很好,而且價(jià)格較廉又無(wú)毒性。二氧化鈦能反射的波長(zhǎng)范圍較窄,只能反射波長(zhǎng)為340-360nm的紫外線,因此實(shí)用價(jià)值不大。 一些陶瓷物質(zhì)也有良好的屏蔽作用 。,六、紫外線吸收劑的應(yīng)用工藝及效果,1、高溫高壓吸盡法:不溶或難溶于水的整理劑采用此法。 2、常壓吸盡法:水溶性的吸收劑采用此法。 3、浸軋或軋堆法:用于棉織物。 4、涂層法:對(duì)纖維沒有親和力的吸收劑,特別適合這種方法。,整理效果,圖7-3 用
15、和未用紫外吸收劑整理棉府綢的 透過(guò)光的光譜曲線(2% Cibatex UPF),,圖7-4用與未用紫外線吸收劑整理滌綸織物的透過(guò)光的光譜曲線(2%Cibatex APS),圖7-5用與未用紫外線吸收劑整理棉府綢透過(guò)光的危害性和波長(zhǎng)的關(guān)系,七、紡織品抗紫外線輻射性能的效果評(píng)價(jià),主要有四種測(cè)試方
16、法:(1)中國(guó)的GB/T17032-1997、(2)澳大利亞的AS/NZS4399:1996; (3)美國(guó)的AATCC183:1998; (4)英國(guó)的BS7914:1998。不同方法的應(yīng)用范圍、測(cè)試樣品規(guī)格及數(shù)量、測(cè)試條件、測(cè)試波長(zhǎng)間隔和波長(zhǎng)的范圍均有區(qū)別。三個(gè)指標(biāo)表示:紫外線防護(hù)系數(shù)(UPF)和紫外線透過(guò)率(T(UV-A)AV,T(UV-B)AV),表7-6 UPF的數(shù)值及防護(hù)等級(jí),思考題,1. 紫外線按波段不同分為哪三
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