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真絲織物外觀優美,服用舒適,倍受人們喜愛,但在紫外線照射、水分、氧氣等外界環境的影響下,絲素內部分子會發生光氧化反應,導致織物黃變、脆化[1], 嚴重影響服用性,可見真絲織物的防紫外功能是以犧牲自身的風格——發生黃變而達到的。因此,對真絲織物進行防紫外整理才能有效抑制真絲黃變,同時減少紫外線對人體的傷害。紡織材料的防紫外功能已有廣泛深入的研究,既有采用有機紫外線吸收劑,也有采用無機紫外線屏蔽劑.后者因具有安全高效等優點而引人關注.納米TiO2對UVA、UVB有屏蔽作用且能 透過可見光,是一種廣泛使用的無機紫外線屏蔽劑[2-3].但納米TiO2在真絲織物上的應用報道甚少.筆者曾刊文介紹納米TiO2對真絲綢防紫外和防黃變的作用[4],也曾撰文介紹納米TiO2與稀土復配整理真絲綢的防紫外和防黃變功能[5].本文將比較納米TiO2、稀土和納米TiO2-稀土復配物對真絲綢防紫外和防黃變的作用,通過測試和計算各整理綢對紫外光的反射率、透過率和吸收率,初步討論各整理綢的防紫外機理.

1 試驗

1.1 材料與儀器

織物:18真絲電力紡練白綢(蘇州華思絲綢印染廠).藥品:金紅石型納米TiO2 (江蘇河海納米科技股份有限公司),聚丙烯酸鈉(山東濰坊恒興化工有限公司),稀土為氯化鑭(LaC13·nH2O)(中國醫藥集團上海化學試劑公司),冰醋酸(分析純,江蘇金城試劑廠).

儀器:KQ-250DE型數控超聲波清洗器,HD500型水浴振蕩器,美國Labsphere型織物紫外測試儀,UⅤ-220型紫外線試驗箱,UV-3010UV-VIS型積分球式紫外分光光度計(日本日立),WD-S型全自動白度計,日本S-4700型冷場發射掃描電鏡等.

1.2 真絲綢防紫外和防黃變整理工藝

將經1%平平加0浸潤過的真絲綢分別放入稀土(4g/L)、經聚丙烯酸鈉分散的納米TiO2 (25g/L)和

3 真絲綢紫外線照射黃變試驗

將待照射綢樣平鋪于紫外線試驗箱樣品托盤上燈泡距樣品托盤垂直距離為35cm ,溫度設定為40℃,照射一定時間后取出樣綢.

1.4 測試

防紫外性:按照歐盟紡織品日光紫外線防護性能標準RrEN13758-2001,采用織物紫外測試儀測定波長250-450nm的光線透過率和織物防紫外系數UPF,UPF值越大,透過率越小,紫外線防護效果越好[6].

白度:試樣疊成4層,在全自動白度計上測定白度值(亨氏白度WH),每塊試樣正反面測試6個不同點,取平均值作為白度評價指標.整理織物經紫外線照射42h前后的白度分別以WH0和WH表示,計算白度下降率=(1-WH/WH0)×100%,白度下降率越小,織物的防黃變效果越好.

SEM:試樣抽取數根纖維,采用冷場發射掃描電鏡觀察真絲纖維表面附著的粉體量及其分布情況,并利用 Photoshop7.0測量、計算纖維表面粉體顆粒的直徑.

紫外線的反射率和透過率:采用積分球式紫外分光光度計,測試織物對紫外線的反射率和透過率,織物對紫外線的吸收率=1-透過率(%)-反射率(%)。

2 結果與討論

2.1 納米TiO2、稀土及兩者復配物對真絲綢的作用

由表1可知,稀土整理綢的UPF值較低,達不到織物防紫外線的最低標準(UPF值15),照射前后的白度也較納米TiO2整理綢和納米TiO2-稀土整理綢低,白度下降率高于后2種整理綢。由此可見,稀土對真絲綢的防紫外和防黃變作用較差.

經納米TiO2整理的真絲綢的UPF值達到40以上,具有良好的防紫外線能力.另外,納米TiO2整理綢經紫外線照射42h后的白度值較稀土整理綢高,白度下降率也較低,由此可知,納米TiO2整理綢的防紫外

經納米TiO2與稀土復配物整理的真絲綢具有比納米TiO2整理綢更優異的防紫外和防黃變作用.復配物整理綢的UPF值達到100以上,原因是:(1)稀土元素的原子結構中存在未充滿的4f電子層,當其受到外來不同波長的光照射后,其4f電子層可選擇性的吸收和反射入射光,從而具有將紫外光轉變為可見光的功能[8];;(2)稀土對纖維具有活化作用,使其結構松弛,可使織物的纖維表面空隙增大增多,使納米TiO2粒子能夠更好地進入纖維內部,而且稀土離子的水化離子半徑較小,通過分子運動和擴散作用易將納米TiO2粉體一起帶入真絲內部非晶區,促進TiO2的滲透,促使納米TiO2與真絲的結合和粘附[9-10].復配物整理的真絲綢還具有良好的白度,即使經紫外線照射42h后,仍具有較高的白度,白度下降率約為納米TiO2整理綢的1/2,具有優異的防黃變功能,原因是稀土對納米TiO2的防紫外功能有很大的促進作用而減少紫外線對真絲的黃變影響.另外,在織物處理液中加入稀土元素能使纖維上有色物質活化,加速雜質的分解去除,并且稀土元素本身的最大吸收波長為580nm,具有對黃光進行選擇吸收的作用,故稀土的加入可以提高織物的白度[11].

表1 未整理綢和各整理綢的防紫外和防黃變作用

2.2 SEM分析

從圖1可以看出,稀土整理綢的纖維縱向表面光滑平整,這可能是因為稀土易溶于水所致。另2種整理綢的纖維表面出現不同深淺的縱向條紋,且附著了大量TiO2粉體,所以具有良好的防紫外和防黃變作用.尤其c圖中整理綢纖維表面附著的粉體顆粒比b圖中的更多更小、更均勻.用Photoshop7.0中的度量工具測量電鏡照片中納米TiO2粉體的直徑,參照放大倍數獲得顆粒的實際粒徑.通過計算,附著于纖維表面的TiO2粒徑大多在100nm左右,說明整理到織物上的粉體已經達到納米級。

2.3 各整理綢對紫外光的作用機理

從圖2a中的透射譜可發現,稀土整理綢的紫外線透過率大于納米TiO2整理綢和納米TiO2-稀土整理綢,對紫外線的屏蔽效果不如后2者.納米TiO2整理

綜合分析各整理織物的反射譜和吸收譜可知,納米TiO2整理綢對紫外線屏蔽作用主要是以吸收為主;稀土整理綢對紫外線雖然具有一定的反射和吸收作用,但屏蔽作用較小,而納米TiO2-稀土復配物對紫外線具有強吸收,從而具有非常低的紫外線透過率.

3 結論

⑴稀土整理綢的r/PF值較低,達不到織物防紫外線的要求,經紫外線照射后,白度下降率較大,故單一稀土對真絲綢的防紫外和防黃變作用較差.納米TiO2整理綢的UPF值為40以上,白度下降率較稀土整理綢低,具有良好的防紫外和防黃變功能,納米TiO2-稀土復配物整理真絲綢則具有更優異的防紫外和防黃變作用,其UPF值達100以上,白度下降率也較小.

(2)稀土整理綢對紫外線具有一定的吸收和反射作用,但作用較小;納米TiO2整理綢主要以吸收紫外線為主,反射作用較小;納米TiO2-稀土復配物對紫外線的強吸收取決于納米TiO2對紫外線的吸收和稀土的促進作用,使整理綢紫外線透過率很低,紫外屏蔽性能最佳,導致其對真絲綢的防紫外和防黃變作用最大,