[科普中國]-防紫外線纖維

防紫外線纖維是指對紫外線有較強(qiáng)的吸收和反射性能的纖維。不同纖維或紡織品的色彩對紫外線的透過率也不相同，從化纖角度考慮，短纖維優(yōu)于長絲，細(xì)纖維比粗纖維好，扁平、異形纖維優(yōu)于圓形纖維。

簡述由于大量的氟利昂等含鹵素的化合物滯留在地球上空，被紫外線分解形成活性氯，進(jìn)而與臭氧發(fā)生連鎖化學(xué)反應(yīng)，使臭氧層遭到破壞，使短波紫外線有可能到達(dá)地面，影響人們的身體健康，對人類的生活以及生命造成各種危害。

防紫外線纖維是指對紫外線有較強(qiáng)的吸收和反射性能的纖維，其制備和加工原理通常是對纖維添加能屏蔽紫外線的物質(zhì)，通過混合及處理，以提高纖維對紫外線的吸收和反射能力。用于構(gòu)成織物的纖維類型，可能對織物UPF有影響。滌綸分子中含有苯環(huán)，羊毛、蠶絲等蛋白質(zhì)纖維中含有芳香族氨基酸，對小于300 nm的紫外光有良好的吸收性。麻類纖維具有獨(dú)特的果膠質(zhì)斜偏孔結(jié)構(gòu)，如苧麻纖維中間有溝狀空腔、管壁多孔隙，使麻纖維不僅吸水好，而且對聲波和光波有很好的消除作用，因而具有較強(qiáng)的防紫外功能。纖維本身固有的低紫外線透射率是其開發(fā)紫外線屏蔽纖維或織物的一個(gè)優(yōu)勢。1

種類(1)自身就具有防紫外線能力的纖維

腈綸是一種優(yōu)良的防紫外線纖維，它的結(jié)構(gòu)中的-CN基能吸收紫外線能量并轉(zhuǎn)變成熱能散失，所以傳導(dǎo)到纖維中的能量很少，能起到防紫外線的作用。

(2)含有防紫外線添加劑的纖維

大多數(shù)合成纖維的防紫外線能力較差，在成纖高聚物中添加少量防紫外線添加劑可紡絲制成防紫外線纖維。防紫外線添加劑有兩種：

①無機(jī)防紫外線添加劑。能使紫外線散射的無機(jī)物質(zhì)有二氧化鈦、氧化鋅、滑石粉、陶土、碳酸鈣等。這些無機(jī)物具有較高的折射率，能使紫外線發(fā)生散射從而防止紫外線入侵皮膚，其中二氧化鈦、氧化鋅的紫外線透射率較低，被大多數(shù)防紫外線纖維所選用。

②有機(jī)防紫外線添加劑。凡能吸收波長為270～400nm紫外線的有機(jī)化合物，稱為紫外線吸收劑。此類有機(jī)化合物的共同點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)上都含有-CN基，能形成穩(wěn)定氫鍵，氫鍵整合環(huán)等過程中能吸收能量且轉(zhuǎn)變成熱能散失，所以傳導(dǎo)到高聚物中的能量很少，起到了防紫外線的作用。紫外線吸收劑有水楊酸系、二苯甲酮系、苯并三唑系及氰基丙烯酸酯系等。2

制備方法用添加防紫外線添加劑制造防紫外線纖維有各種途徑，可歸納為下列三種方法。

1．共聚法

共聚法是選擇一種合適的紫外線吸收劑與成纖高聚物的單體一起共聚制得防紫外線共聚物，然后紡成防紫外線纖維。例如，用芳香族二羧酸(如TPA、PA等)和EG為原料，在原料中或二羧酸的乙二酯中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%～10%可耐250℃的二苯甲酮類化合物(如4，4-二羥基二苯甲酮等)，用常規(guī)的直接酯化或酯交換后縮聚的方法制得防紫外線良好的線型聚酯，再通過常規(guī)的熔融紡絲法紡制成纖維。這種纖維具有良好的防紫外線性能，能有效吸收波長為280～340nm的紫外線。

2．共混法

共混法是將紫外線散射劑或紫外線吸收劑的粉體，在聚合物聚合時(shí)加入或直接共混紡絲，也可先制成防紫外線母粒再進(jìn)行紡絲。如日本可樂麗公司生產(chǎn)的紫外線屏蔽纖維織物“ESMO”，是將粒徑在0.1μm左右的ZnO微粉混在聚酯中，然后通過熔熔紡絲制成了防紫外線聚酯短纖維。

3．后處理法

后處理法是將紫外線吸收劑或紫外線散射劑單獨(dú)或混合使用，用浸漬法、印花法附著在合成纖維材料上，制成防紫外線纖維。為提高防紫外線劑對水洗及干洗的耐久牢度，還采用了樹脂微膠囊整理技術(shù)，在微膠囊的芯材中裝入有機(jī)的紫外線吸收劑，能防止吸收劑的逸散。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張尉 - 副教授 - 西南大學(xué)