防紫外线织物的研究进展及其应用

余文卓 高 岩

（常熟理工学院纺织服装与设计学院，江苏 常熟 215500）

1 织物防紫外线的原理

织物对于紫外线的防护，主要分为反射和吸收两种。首先纤维原料对于紫外线的吸收和反射各有不同，其次织物的厚度和密度以及颜色对其紫外线的防护能力也会有较大影响。除此之外防紫外线织物还可以通过在织物或者其纤维上使用防紫外线整理剂来强化纺织品对紫外线的反射、折射或者吸收的能力，借此达到较高的防紫外线水平。

织物防紫外线主要是通过对紫外线的吸收和反射来实现，因此对于其纤维原料的选择不容忽视。一般来说短纤维织物的抗紫外线能力大于长丝织物，合成纤维的紫外线吸收能力大于天然纤维。目前市面上常见的化学防紫外线纤维多为涤纶、腈纶等化纤产品，天然防紫外线纤维中麻类纤维以其独特的果胶质斜偏孔结构使之获得较强的防紫外线功能，此外羊毛等蛋白质纤维因为其含有芳香族氨基酸，其对紫外线也有较高的吸收能力。当紫外线照射到织物表面时，一部分的紫外线在纤维表面被其反射，另外一部分在经过纤维时被其吸收，剩下的还有一部分则会从纤维的空隙中穿过或者直接从纤维本身直接透射，尽管选用合适的纤维，其防紫外线能力还是有加强的余地，因此加入防紫外线整理剂是防紫外线的主要方法。

防紫外线整理剂有有机整理剂和无机整理剂两种：有机防紫外线整理剂就是俗称的紫外线吸收剂，一般来说指的是可以吸收紫外线的有机化合物。合成紫外线吸收剂主要是具有共轭体系的化合物,主要有水杨酸酯系、二苯甲酮系、苯并三唑系、甲烷衍生物等。紫外线吸收剂的作用机理主要是通过吸收紫外线的能量并且形成活性异构体，然后在恢复原本结构的过程中将其释放为对人体无害的热能或者化学能等。紫外线吸收剂种类多样，应用较为为广泛，但由于其长期受热或者长时间光照可能分解，所以还有待继续研发。

无机防紫外线整理剂即为紫外线反射剂，它是使用金属氧化物、陶瓷粉等与纱线、纤维或者织物结合在一起，使之对紫外线有更高的折射和反射能力。常见的无机类紫外线反射剂有二氧化钛、氧化锌、滑石粉、陶土、碳酸钙等。其对紫外线的反射或者折射等能力较强且对人体无害。反射剂的颗粒粒径越细，与其结合的织物的防紫外线能力越强。纳米技术和纳米材料的研发为防紫外线整理剂的研发提供了新的方向。

2 防紫外线性能的相关指标

在GB/T18830-2009 中详细地规定了纺织品防紫外线性能的评定方法和评定指标。防紫外线性能的检测方法就是通过使用合适的UV 光，例如源氙弧灯、氘灯或者日光模拟器，对试样发射UV 射线，当射线辐射试样后，收集总光谱透射射线，测出总光谱透射比，最后计算试样的紫外线防护因子UPF 值。紫外线防护系数UPF 值越高，则织物紫外线防护效果越好。按照此标准来看，我国防紫外线产品的要求是“样品的UPF 值要大于40，并且T（UVA）AV 要小于5%”。此外，防紫外线产品应当要在其标签上标有UPF 值，例如当40＜UPF≤50 时标为UPF40+[11]。

3 防紫外线织物的制备

防紫外线织物的制备方法主要有3 种：

第一种是后整理法。这种方法可以使得面料达到不同的色彩效果、形态效果和实用效果（防紫外、耐沾污等），面料后整理是利用化学或物理的方法对面料进行处理，使得面料的外观和手感得到改善，加强其服用性能。通过高温高压吸尽法、常压吸尽法、浸轧或者扎堆法将防紫外线整理剂和纺织品相结合。后整理法是最为简单最为常用的方法。

第二种是涂层法。一般是在涂层整理剂中加入适量的紫外线整理剂，使用涂层设备在织物表面涂覆一层或多层精密涂层，然后进行烘干干燥等处理，在织物的表面形成一层致密的薄膜。涂层法成本较低，应用较广泛，但其耐洗性较差。涂层法所使用的紫外线整理剂多为紫外线反射剂，通过其形成的薄膜可以有效地反射或折射紫外线，使其达到较好的紫外线防护水平。

第三种是磁控溅射法。磁控溅射的基本原理是利用Ar-O2气体混合物中的等离子体在电场和交变磁场的作用下被加速后轰击靶材的表面。在能量交换之后，目标表面上的原子从原始晶格逃逸并转移到基体的表面以形成膜。这种方法的特点是成膜速率高、膜的附着力好，涂层面积大。通过将靶材的选取换为金属或者金属氧化物，例如Cu、ZnO、TiO2等，通过此方法使这些金属或金属氧化物溅射到织物的表面形成薄膜，而这层致密的薄膜就赋予了织物防紫外线的能力。磁控溅射法形成的薄膜附着力好，且制备方式对环境较为友好，是在织物表面制备薄膜的新型技术。

4 防紫外线织物的应用

防紫外线织物的主要应用对象是以衬衫、工作服和裙子为主体的夏季男女装，人们通过穿着这些产品以避免过强紫外线晒黑、晒伤自己的皮肤，因此这类产品深受消费者的喜欢。除了夏季服装之外, 遮阳帽、高筒袜、袖套等在使用防紫外线织物进行织造后也因附加防紫外线功能而备受欢迎。此外，户外探险、户外运动等服装由于其需要一定的防护能力，对于紫外线防护也有一定的要求，因此也有一大部分的户外探险和户外运动防护服装运用了防紫外线织物。利用防紫外线织物生产的运动服装、休闲服装是市场的另一热点。

除了普通日用服装之外，防紫外线职业服装则要求更高，在户外烈日之下进行作业，长时间受紫外线的照射对人体有较大的危害，所以这些户外工装如渔业作业服、农业作业服以及高原地区户外工作服等需要具有较强的抗紫外线功能，穿着防紫外线服装可以极大地减少强紫外线照射对人体的伤害。除了服装之外，防紫外线织物还被运用到其他领域，如遮阳伞、日光伞、窗帘、遮阳布、户外帐篷等等。

5 结语

本文简单介绍了织物防紫外线的原理以及其制备方式，无论是后整理法、涂层法还是磁控溅射法都有其各自的优缺点。后整理法和涂层法应用广泛制作简单，但对其产品的耐用性以及舒适感有一定的影响。磁控溅射法是新型技术，应用较少，制作产品的方式也相对麻烦一些，但是其产品的质量会更加的好一些。不论是那种方法都可以有效地防止过量的紫外线对人体造成的伤害。