抗紫外线整理全解.ppt
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1、抗紫外线整理武宗文1本章主要学习内容、紫外线防护概述、紫外线屏蔽原理3、常用紫外线整理剂4、纺织品防紫外线整理加工方法5、纺织品防紫外线性能评定2紫外线防护概述1.1紫外线的特征1.2 紫外线对人体的益处1.3 紫外线对人体的危害 1.4紫外线的分类1.5 紫外线的能量1.6影响织物紫外线透过率的因素3Ultra Violet1.1紫外线的特征紫外线的特征红外线、可见光、紫外线、X射线、射线同属于电磁波,只是波长和能量不同.41.2 紫外线对人体的益处紫外线对人体的益处太阳照射太阳照射 维生素维生素D合成合成 骨骼发育;骨骼发育;儿童多晒太阳,防止佝偻病,身体健康;儿童多晒太阳,防止佝偻病,身
2、体健康;皮肤晒得又黑又红是健康的象征等等皮肤晒得又黑又红是健康的象征等等紫外线具有杀菌消毒作用,有利于保持卫紫外线具有杀菌消毒作用,有利于保持卫生。生。5 过多遭受紫外线辐射产生的危害有:过多遭受紫外线辐射产生的危害有:引起急性角膜炎和结膜炎,慢性白内引起急性角膜炎和结膜炎,慢性白内障等眼疾;障等眼疾;对皮肤造成伤害,甚至诱发皮肤癌;对皮肤造成伤害,甚至诱发皮肤癌;对人体免疫系统造成破坏对人体免疫系统造成破坏 1.3 紫外线对人体的危害紫外线对人体的危害 61.4紫外线的分类及特点紫外线的分类及特点名称名称符号符号波长波长/nm对皮肤影响对皮肤影响近紫外线近紫外线UVA315400危险性较小,
3、可穿过真皮层,可导致危险性较小,可穿过真皮层,可导致皮肤老化,占总量皮肤老化,占总量95%-98%。远紫外线远紫外线UVB280315 能量大,比能量大,比UVA更危险,能穿过人的更危险,能穿过人的表皮,引起晒伤、皮肤肿瘤,占总量表皮,引起晒伤、皮肤肿瘤,占总量2%-5%。超短紫外线超短紫外线UVC200280穿透力接近穿透力接近X和和Y射线,对皮肤和射线,对皮肤和眼睛都很危险,由于大气臭氧层的眼睛都很危险,由于大气臭氧层的吸收,无吸收,无UVC可到达地面,实际生可到达地面,实际生活中的电弧光可产生活中的电弧光可产生UVC7E=hy,普朗克常量h=6.63 10-34表表1 光的波长和能量光的
4、波长和能量波长波长/nm200300400500700800光能量光能量/(k J/mol)598397301238171146表表2 几种典型化学键的离解能几种典型化学键的离解能化学键化学键O-HC-HC-CC-Cl离解能离解能/(kJ/mol)4624133473261.5 紫外线的能量紫外线的能量81.6 影响织物紫外线透过率的因素影响织物紫外线透过率的因素1)织物的组织和结构:随着织物密度、厚度和质量增加、紫外线的透过率越小。紫外线防护性能取决于织物的覆盖系数2)织物纤维的种类:纤维材料分子结构影响紫外线吸收性能。与棉、粘胶、锦纶和腈纶织物相比,羊毛和涤纶的紫外线透过率较低。3)织物的
5、颜色及颜色的深浅:许多染料的吸收带往往延伸到紫外光谱区域。一般来说,纺织品色泽越深,紫外线辐射防护性能越好。4)含湿量:湿衣物较干的衣物具有较低的紫外线透过率5)纤维形状:一般短纤维抗紫外线能力优于长丝织物,细纤维织物优于粗纤维织物,扁平异形化纤织物优于圆形截面化纤,机织物优于针织物9紫外线屏蔽原理及方法2.1 织物对紫外线的吸收与反射作用2.2抗紫外线机理2.3紫外线整理剂的分类2.3防紫外线织物生产方法10吸收吸收反射反射散射散射直接辐射直接辐射透过透过太阳光太阳光2.1 织物对紫外线的吸收与反射作用织物对紫外线的吸收与反射作用112.2抗紫外线机理抗紫外线机理反射作用:通过一些无机材料对
6、紫外线的反射或散射作用,降低紫外线透过率。吸收作用:紫外线吸收剂在吸收紫外线光能量后,分子内产生电子能级迁移,由基态到激发态,由于激发态处于高能量态不稳定,电子又可能回到基态或过渡态,同时放射出较低能量的辐射能,最终以光和热的形式释放这些能量并恢复到其原来的分子结构。122.3 紫外线整理剂分类紫外线整理剂分类(1)无机紫外线整理剂反射材料:包括金属、金属氧化及其盐类,氧化锌,氧化钛,氧化硅等(2)有机紫外线吸收剂紫外线吸收剂:苯酮类化合物、苯并三唑类化合物、水杨酸类化合物、三嗪类化合物等。131)在化纤纺丝或聚合的过程中加入紫外线屏蔽剂生产抗紫外线纤维,再织成织物。抗紫外线性能更持久。2)在
7、织物后整理加工时通过浸轧或涂层的方法赋予纺织品抗紫外线功能。采用此种方法获得的抗紫外线功能耐水洗牢度差,且对织物风格会有一定程度的影响。2.4抗紫外线织物的制造方法抗紫外线织物的制造方法143、常用紫外线整理剂、常用紫外线整理剂纺织品紫外线吸收剂应具有的条件:纺织品紫外线吸收剂应具有的条件:吸收紫外线的波长范围要宽,吸收系数要大,尽吸收紫外线的波长范围要宽,吸收系数要大,尽 可能吸收可能吸收 280400nm,并且吸收稳定;,并且吸收稳定;对纺织品无光催化现象,不影响织物的色泽、白度对纺织品无光催化现象,不影响织物的色泽、白度和色牢度;和色牢度;产品安全无毒,无刺激性等有害气味,对人体皮肤产品
8、安全无毒,无刺激性等有害气味,对人体皮肤无过敏反应;无过敏反应;与其它化学品兼容性好,具有一定的耐洗涤性能与其它化学品兼容性好,具有一定的耐洗涤性能 15无机紫外线整理剂或屏蔽剂无机紫外线整理剂或屏蔽剂金属、金属氧化及其盐类:氧化锌、氧化钛、三氧化二铝、高岭土、滑石粉、氧化铁、炭黑、碳酸钙、二氧化硅等,特点特点无毒、无味、热稳定性好、不分解、不挥发,高效安全,3.1无机紫外线整理剂163.1无机紫外线整理剂纳米材料抗紫外线剂 近来把纳米技术引入到纺织中,通过添加具有紫外线屏蔽作用的纳米级TiO2和ZnO来提高织物的紫外线防护性能。纳米微粒的小尺寸效应、表面效应等,使材料具有特殊性能。当粒径约为
9、1/2波长时,对紫外线的屏蔽效果最好。173.2有机紫外线吸收剂能强烈地、选择性地吸收高能量的紫外线,将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来而消耗掉。紫外线吸收剂的光能吸收与转化机理随种类不同而异,从分子结构上讲,一般都具有共轭结构和氢键,吸收紫外线后能转化成热能或荧光等。18表表3 不同种类的紫外线吸收剂不同种类的紫外线吸收剂种类种类结构式结构式机理机理备注备注二二苯苯甲甲酮酮类类R,R为烷基,烷氧为烷基,烷氧基基分子中的羰基与羟基能生分子中的羰基与羟基能生成内在氢键,构成了一个成内在氢键,构成了一个螯合环,吸收紫外线后,螯合环,吸收紫外线后,发生分子的热运动,内在发生分子的热运动,内在
10、氢键破坏,螯合环打开,氢键破坏,螯合环打开,把紫外光的能量变成热能把紫外光的能量变成热能而释放出来。而释放出来。在羰基的邻位在羰基的邻位必须含有个羟必须含有个羟基,否则不能基,否则不能形成内在氢键,形成内在氢键,就不能作为紫就不能作为紫外线吸收剂。外线吸收剂。水水杨杨酸酸酯酯类类R=芳基或取代芳基芳基或取代芳基也有分子内氢键,但是开也有分子内氢键,但是开始时对紫外线的吸收能力始时对紫外线的吸收能力较低,经紫外线照射一定较低,经紫外线照射一定时间后,吸收能力增大,时间后,吸收能力增大,由于其在紫外线的照射下由于其在紫外线的照射下发生分子重排,形成了紫发生分子重排,形成了紫外线吸收能力强的二苯甲外
11、线吸收能力强的二苯甲酮结构,从而强化紫外线酮结构,从而强化紫外线吸收能力。吸收能力。分子重排后生分子重排后生成的双羟基二成的双羟基二苯甲酮及其衍苯甲酮及其衍生物可吸收部生物可吸收部分可见光而呈分可见光而呈现黄色。现黄色。19X 或 Y=苯并苯并三唑三唑类类吸收机理与二苯甲酮类相吸收机理与二苯甲酮类相似似对对400nm的可的可见光不吸收,见光不吸收,制品不会泛黄。制品不会泛黄。三三嗪嗪类类推测是按顺反异构化,使推测是按顺反异构化,使光的能量转换成无害的能光的能量转换成无害的能量而释放出来。量而释放出来。吸收紫外线的吸收紫外线的效果同邻羟基效果同邻羟基的个数有关,的个数有关,邻羟基个数越邻羟基个数
12、越多,吸收紫外多,吸收紫外线的能力越强。线的能力越强。203.2有机紫外线吸收剂缺点:使用的范围较窄,且牢度不好;添加有机物会对人体造成危害;会带来废水对环境的污染问题。21防紫外线整理产品的安全性防紫外线整理产品的安全性由于防紫外线整理织物以制作夏天服装为多,因此会直接与人体皮肤接触。为此必须加强对抗紫外线整理剂的皮肤过敏试验,急性毒性试验以及致畸试验等一系列安全检测,以确保产品对人类安全,对环境友好。抗紫外线整理剂的选择:纺织品要达到抗紫外线的目的,防止紫外线对人体皮肤的伤害,可采用TiO2粉、陶瓷粉等反光性强的物质对织物进行后整理加工,提高织物对紫外线的反射和散射的能力;同时利用比较安全
13、的紫外线吸收剂,提高织物对紫外线的吸收能力。如将这两类物质混合后处理织物,使它们对紫外线既有反射和散射作用又具有吸收作用,从而极大地降低紫外线的透过率,获得高质量的抗紫外线辐射纺织品 224.抗紫外线纺织品生产工艺1.抗紫外线纤维的生产2.抗紫外线纺织品的生产234.1 抗紫外抗紫外线线纤维纤维的生产的生产主要指在合成纤维生产过程中,用共聚、共混方法等掺入紫外线屏蔽剂,再经纺丝,使纤维具有遮蔽紫外线的功能。这种方法所得到的织物效果持久且手感较好,但对处理技术要求高,成本大,且有不宜用于天然纤维及混纺时效果难以控制等弱点。主要有三种途径。241)将紫外线屏蔽剂与成纤高聚物的单体共聚纺丝例如:在制
14、备聚酯对苯二甲酸乙二醇酯时,添加一定量的(小于10%)4,4二羟基二苯甲酮,用常规的直接酯化或酯交换后缩聚的方法制得改性聚酯树脂,经熔融纺丝制成性能优良的抗紫外线纤维。在聚合前将无机物(TiO2陶瓷)微粒与单体混合,聚合成无机抗紫外线粒子均匀分散的高聚物,纺丝后可得抗紫外线纤维。25抗紫外线纤维的其它两种生产方法2)无机或有机抗紫外线屏蔽剂单独或混合使用与聚合物共混后纺丝无机或有机抗紫外线屏蔽剂单独或混合使用。3)用浸渍或染色法附着与纤维上,适用与天然纤维和一些合成纤维。264.2抗紫外线抗紫外线纺织品纺织品整理方法整理方法4.2.1 吸尽法4.2.2 浸轧法4.2.3 涂层法 4.2.4 印
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