防紫外线化纤纺织品技术的发展

・　１６　・　纺织科技避展　２０１３年第１期　

防紫外线化纤纺织品技术的发展　

彭　志　

（上海市对外服务有限公司，上海２０００９３）　

摘要：利用化纤纺织品抗紫外是各国防紫外线研究与发展的重点，其相关材料和工艺技术标准化、产业化发展日益　成熟。简要介绍了防紫外线化纤纺织品的发展现状、标准和分类，对目前各种防紫外线化纤纺织品所能达到的性能及发　展现状做了详细比较，并展望了化纤类防紫外线纺织品技术的发展趋势。　关键词：防紫外化纤；防紫外纺织品；技术标准；加工技术；展望　中图分类号：ＴＳ１９５．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３－－０３５６（２Ｏ１３）Ｏ１一ＯＯ１６一Ｏ３　

紫外线是电磁波谱中波长从１０　ｎｍ到４００　ｎｍ辐　射的总称，介于可见光和Ｘ射线波长范围之内，目前对　

紫外线的研究主要集中在三个部分＿１］：（１）长波紫外线　

辐射（ＵＶ＿Ａ，３１５－－４００　ｎｍ），适量吸收有利健康，过量　

会使皮肤老化甚至引起皮肤癌；（２）中波紫外线辐射　

（Ｕｖ＿Ｂ，２８０－－３１５　ｒｉｍ），过量的ＵＶ－Ｂ可以使人体皮肤　

产生损伤，可导致农作物减产甚至死亡；（３）短波紫外　线辐射（ＵＶ－Ｃ，２００－－２８０　ｎｍ），由于大气层的吸收很少　

到达地面。　紫外线指数（Ｕｌｔｒａ－ｖｉｏｌｅｔ　Ｉｎｄｅｘ）［　］是用来衡量一　

个地点受到太阳紫外线辐射强度的国际计量标准，在　

紫外线指数大于或等于３级时应采取防护措施。过度　的紫外线辐射对人体、农作物、建筑用材等均产生伤　

害，用化纤纺织品是目前最有效的紫外线防护方法。　

本文对化纤防紫外线纺织品的技术现状做一总结介　绍，并对其应用和发展趋势做一展望。　

１　防紫外线化纤纺织品常见种类　

防紫外线纺织品主要用于服饰类和遮阳类等产　

品，表１总结、对比了市场上主要的抗紫外化纤纺织品　

的特点和应用领域。　表１中特斯林（ＴＥｘＴＩＬＥＮＥ）化纤为使用７Ｏ　

ＰＶＣ包覆３Ｏ　９／６涤纶长丝所得特种化纤，其产品适用于　户外休闲家具，经过加工可以制作成户外地毯、遮阳窗　

帘、餐垫等。　

２紫外线防护技术标准与加工技术　

从上世纪７０年代开始防紫外线纺织技术经过不　

收稿日期：２０１２—１２－０４；修回日期：２０１３一Ｏｌ一０４　作者简介：彭志（１９７７－），男，博士，主要研究方向：特种纺织品，Ｅ－ｍａｉｌ：　ａｂａｃｕｓｐｅｎｇ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。　断开发和总结，目前已建立起比较完整的行业标准，主　

要体现在紫外线屏蔽性能，耐候性能，色牢度性能，以　

及部分产品要求的防水性能等。　表１　主要防紫外线化纤纺织品对比　

品种　化纤原料　特性　缺点　应用领域　涤纶聚酯纤维　弹性好，强度和吸湿性差，易起户外防护，建　耐磨性较好，耐毛，结球　筑防护，车船　热性，化学稳定　用品　性好　锦纶聚酰胺纤维　强度高，耐磨性吸湿性、通透性地毯，轮胎子　好　差，易起静电，午线，安全气　耐热性、耐光性囊等　不够好　

腈纶聚丙烯腈纤维质轻保暖，染色耐磨性很差，吸户外遮阳，窗　鲜艳，耐光性很湿性差，价格高帘　好　

丙纶聚丙烯纤维　密度小，强力耐热性，耐日晒无纺布，服装，　大，耐酸碱　性，染色性较差绳带，发展很　快　

聚乙聚乙烯单丝为密度小，强力耐热性，染色性户外遮阳，农　烯纺主　大，耐酸碱　差，主要为单丝业防护用针织　织品　化纤产品　类纺织品　

特斯特斯林化纤韧性好，综合性外涂层采用户外产品，窗　林　（ＰＶＣ包芯能好，色泽鲜艳ＰＶＣ，使用受到帘机织类纺织　ＰＥＴ复丝）　一定限制　品　

２．１紫外线屏蔽性能　

最常见的性能参数是紫外线防护系数ＵＰＦ（ＵＩ－　ｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｆａｃｔｏｒ）［３］，我国国家标准ＧＢ／Ｔ　

１８８３Ｏ一２００２对‘抗紫外线产品’定义为：ＵＰＦ值＞４０　

且ＵＶＡ透过率小于５　的产品。各国也分别制定了　

各自的标准，主要包括澳大利亚／新西兰标准（ＡＳ／ＮＺＳ　４３９９［　Ｊ），美国ＡＡＴＣＣ标准（ＡＡＴＣＣ１８３—２０１０　Ｉｓ］），　

欧盟标准（ＥＮ　１３７５８—１：２００１［６］）等。各种标准的测试　

侧重点有所不同，所以相同产品采用不同测试标准其　

结果也有所差异［７］。除了ＵＰＦ系数外，

还有其他比较　２０１３年第１期　避展与述评　・　１７・　

重要的指标，例如织物覆盖系数，包括遮阳系数（Ｓｈａｄｅ　ｆａｃｔｏｒ）／覆盖率（Ｃｏｖｅｒ　ｆａｃｔｏｒ）等［８］。纺织品紫外线屏　

蔽性能主要有以下３种实现途径。　２．１．１　纺织品组织结构　

通过改变织物组织结构或者改变纺织品对光源的　

使用角度来调整对紫外线防护效果，表２列举并比较　

了常见几种纺织品特点及应用领域。　表２防紫外化纤面料结构对比　

类型　特点　主要用途　ＵＰＦ／遮阳系数　设计应用范围　机织质地紧密，耐光座椅，伞类，窗适用于对ＵＰＦ，遮阳系数要　面料照，耐摩擦　帘，顶棚，服装等求很高的应用领域　经编弹性好，绒面丰户外遮阳，农作通过针织结构设计获得指定　面料富，透气性好　物防护。座椅，服的遮阳系数（常见为１５　～　装，窗帘等　９５％，低于１５％或者高于　９５％可达到但应用较少）　纬编绒面丰满，图案汽车座椅，户外可设计针织结构以达到指定　面料丰富，透气性好防护，装饰性较ＵＰＦ要求　强的应用等　无纺柔软，透气，强韧防护，医用，基础可获得较高ＵＰＦ效果　布　设施建设等　

在实际使用中，防紫外线面料安装放置的方向、角　

度及松紧度等因素都会对屏蔽效果产生影响，故应注　

意使用方法。　２．１．２　化纤防紫外线改性　（１）防紫外线染色技术提高纤维和纺织品抗紫　

线外性能的主要途径为纺丝、织造和后整理，染色也能　适当提高织物的防紫外线性能。比较常见的染色技术　

包括高温高压吸尽法，常压吸尽法等。染色工艺因为　

对环境可能造成影响目前应用逐渐受到限制，绿色环　保的染色工艺也成为了其技术开发的重点和方向。　

（２）防紫外线熔融纺丝技术在化纤熔融纺丝中，　可通过在原料中添加功能色母粒包括光稳定剂、热稳　

定剂、抗氧化剂来获得具有较好抗紫外线辐射性能的　化纤品种［９］。这类技术已成为行业发展主要方向。　

光稳定剂可分为四类：（１）光屏蔽剂，主要有炭黑、　

氧化锌、二氧化钛及其相应纳米材料等；（２）紫外线吸　收剂，在工业上应用最多的是二苯甲酮类、水杨酸类和　

苯并三唑类等；（３）猝灭剂，主要是金属络合物，如镍、　

钴、铁的有机络合物；（４）自由基捕获剂，主要是受阻胺　类衍生物。　国外光稳定剂已有５Ｏ多年历史，性能优良的光稳　

定剂（ＨＡＬＳ）目前应用非常广泛；在光稳定剂总消费　

量中受阻胺类光稳定剂的消费量约占５９　。目前光稳　

定剂的需求量在４　０００　ｔ／年。国内外工业应用ＨＡＬＳ　

品种数十个，表３为国内最常见的光稳定剂。　表３最常见光稳定剂性能及应用　

２．１．３　防紫外线后整理及涂层应用　纺织品防紫外线后整理相对于纤维制造具有方　

便、灵活等优点，适合于现代纺织工业小批量、快交货　

特点［１。。。用于纺织品防紫外线后整理的整理剂大致　

分为两大类：（１）利用化合物自身结构变化，吸收紫外　

线并进行能量转换，将紫外线变成低能量的热能或波　

长较长的电磁波，从而达到防紫外线辐射目的的有机　

防紫外线整理剂；（２）通过反射、散射等作用机理降低　紫外线透过率的无机类防紫外线整理剂。近年来纳米　

材料成为了纺织品防紫外线功能整理的研究热点Ｅｎ］。　

目前采用的后整理方法大致有洗涤法、浸轧法、浸　

渍法等吸附法和表面涂层等处理方法。其中涂层法应　

用于化纤纺织品较多，常见包括聚丙烯酸酯类（ＰＡ）、　

聚氨酯类（ＰＵ）、聚氯乙烯类（ＰＶＣ）、聚乙烯、聚丙烯　

等。涂层法在使用上按其采用的介质不同可分为溶剂　型和水系型两种。　

２．２其他主要性能　耐候性是指塑料制品受到阳光照射、温度变化、风　

吹雨淋等外界条件影响而出现的褪色、变色、龟裂、粉　

化和强度下降等系列老化现象，其中紫外线照射是促　使塑料老化的关键因素。因此户外用品、农作物防护　

品等的主要功能要求不是紫外线屏蔽，而是高耐候性　

性能；这些产品必须具有很强的抗紫外老化及色牢度　性能。目前提高纺织品耐候性能采取的技术手段主要　

有纺织品化纤、防紫外后整理及涂层的耐候性改性。　

２．２．１　耐候性耐光色牢度纤维改性技术　纺织品在日晒条件下的使用寿命，主要通过量化　

指标包括纺织品日晒色牢度，防紫外线老化性能等来　

衡量。耐光色牢度标准目前主要包括：Ｇ］Ｂ／Ｔ　８４２７—　

２００８（￣饰类）［　］，ＧＢ／Ｔ　８４３０—１９９８（遮阳类）［１３］，国　

际上比较通用的标准包括耐候测试标准ＡＡＴＣＣ　１８６

　・　１８・　纺织科技避展　２０１３年第１期　

－２００６ＥＨ］，日光色牢度测试标准包括ＩＳ０１０５—１３０２—　

１９９４［　等。这些标准均规定了在一定的光照等测试　

条件下，纺织品色彩和纺织品性能如强度等失效的程　

度。提高化纤耐光色牢度性能方法包括提高染色色牢　

度及使用高耐光色母粒通过纺前着色等。　采用染色工艺目前只有高端腈纶及极少量涤纶产　

品能够达到较高的耐光色牢度，采用高耐光性色功能　

母粒最有效、最具发展前途。且可在色母里中添加光　

稳定剂，进一步加强耐光性和耐候性综合性能。目前　

高耐光色母粒的应用已较广泛，但是使用色母粒纺丝　往往仅适用于批量较大的产品，在户外纺织品等领域　

应用受到限制。通过高耐光性色母粒和光稳定剂的合　

理使用，部分纺织品可以达到连续使用１Ｏ年其色彩等　性能无明显变化。　

２．２．２　高耐候性防紫外线防水涂层　

防紫外线纺织品使用时往往需要具有一定的防水　性能，主要包括３个等级［】　］：防水（Ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ），水无　

法透过；疏水（Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｐｅｌｌｅｎｔ），水极难渗过；抗水　（Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ，也称防泼水），水较难渗过。　

目前主要的涂层及其紫外线防护主要成分和优缺　点如表４所示。　各种涂层包括水系防紫外线涂层，其耐候性往往　

较差，较难达到较长时间的防紫外使用寿命。所以提　

高防水、防紫外线涂层的耐候性性能是目前迫切需要　解决的问题。　表４耐候性防紫外涂层　

种　类　特　点　防水效果　

ＰＵ（白胶，银胶，增加手感，防风，防水，可用于涤Ｕｖ一１９６等　珠光等）　有垂感，银胶层纶，锦纶等　易脱落　ＰＡ（白胶，银胶，手感丰满，有弹防水，可用于涤通用尼龙防紫外　珠光等）　性，表面有膜感，纶，锦纶等ｕＶ剂　银胶层易脱落　ＰＶＣ　色彩艳丽，经济防水，可用于涤ＵＶ－５３１等　性好　纶，锦纶等　ＰＥ／ＰＰ　

特氟龙　环保，安全　防水，疏水，用于ＧＷ－７７０等　丙纶，ＰＥ面料等　有透气性，应用抗水　应用效果不稳定　广泛，水洗后易　失效　

３展望　

表５给出了主要化纤纺织品技术的发展趋势。　

表５主要化纤防紫外线面料技术发展趋势　

种类—　两＿——　菊　广——＿＿＿　————　硅　————　

腈纶　染色性能更高　需开发防水型涂层　环保型染色，纺丝工艺环保染色工艺，环保纺丝工艺８ｏ亿美元／年，增长较慢　涤纶　提高染色色牢度，进一步开较成熟，需进一步提高涂层进一步开发超细旦涤纶复提高可回收性，采用环保型６Ｏ亿美元／年，年增长　发高日光色牢度色母分散性耐候性　丝　防水涂层　５　丙纶需开发高日光色牢度色母需改进ＰＥ，ＰＰ涂层，开发进一步开发超细旦丙纶复较好，需采用环保涂层材料２—５亿美元／年，年增长　新型防水型涂层　丝　１５％以上　聚乙烯　目前已达到较高性能，进一需改进ＰＥ涂层，开发新型目前主要为单丝，需提高柔较好，需采用环保涂层材料１０亿美元／年，年增长　步开发高日光色牢度色母防水型涂层　韧性，可纺性　１Ｏ　特斯林　需要环保型、高色牢度技术发展环保型涂层　需采用环保型材料替代提高可回收性　ＰＶＣ　９　０００万码／年，年增长　１０