關超 王柏華 北京服裝學院材料工程學院 北京 100029作者簡介：王柏華（1958-）男，副教授，中國紡織工程學會信息專業委員會委員，從事服裝材料研究開發與評價等工作
紫外線對人體的危害早已為人們所了解[1,2]。提高紡織品紫外防護的重要性也漸漸為人們所關注。 在以往的抗紫外整理研究中，人們往往把注意力全部集中于各種抗紫外整理劑(紫外屏蔽劑或紫外吸收劑)的合成與應用"但是，研究表明，織物的紫外防護性能取決于許多因素，包括煮練、漂白、熒光增門劑、染料、抗紫外整理劑等。因此，我們認為通過調節抗紫外整埋劑以外的其他染整加工來實現抗紫外整理的目的也是很有可能的。在已發表的文獻中專門針對此的文章有限，有關介紹比較零散，而且很多觀點是相互矛盾的，因此，本文較系統的論述這方面的內容：前處理中的煮練和漂白去除了織物中一些可吸收紫外線的物質(如木質素、天然色素等)，因此使織物的紫外透過率提高；熒光增白劑可以吸收紫外線并使其轉化成可見光反射出來，最終的結果是導致測試紫外透過率時的結果偏高；某些染料可以強烈吸收紫外線，從而造成織物紫外透過率的下降，大大提高織物的紫外防護性能，現詳細分述如下。
1 棉織物前處理對織物紫外防護性能的影響棉織物前處理的主要目的是將織物上的木質素、色素、棉脂棉蠟等物質去除，從染整加工的角度而言，這些物質屬于雜質，需要通過前處理工序將其去除，以提高織物的白度和潤濕性能，便于后期的染色、印花、后整理加工。但是從抗紫外整理加工的角度而言，這些雜質卻是天然的紫外吸收劑，應該盡量的保留。因此，這些雜質的去除對織物紫外防護性能的提高是不利的，雜質去除越少，織物的紫外防護性能越好。下面進行具體的論述。 棉織物的煮練過程會使其UPF值塵小，使織物紫外防護性能降低。例如：研究中[3]分別測試煮練前后棉織物的紫外線透過率，發現煮練后棉織物在整個波段上的透過率都有所提高，例如：和3
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由此可見，木質素的結構中含有容易吸收紫外線的苯環結構，因此對紫外線有良好吸收。另外，色素屬于天然染料，染料結構中如果含有可吸收紫外線波長的共扼體系，也會對紫外線產生很好的吸收。以天2 熒光增白劑 染整加工中常用的熒光增白劑對織物的紫外防護性能有較大的反作用。熒光增白劑是具有良好平面性的特殊結構的無色染料。其增白原理是通過吸收日光中的紫外線(波長為300-400nm)，使分子激發，再回到基態時，紫外線能量便消失一部分，轉化成能量較低的可見光(波長420-500nm的藍紫光)反射出來，使得在可見光范圍內的反射率增加，織物上黃光消除而不留痕跡，亮度又提高。 表面上看來，它也是一
3 染料對織物紫外防護性能的提高 每只染料對織物的紫外防護性能主要決定于其特定的化學結構。 如果染料具有與紫外吸收劑類似的結構，而此結構又不參與染料的共扼體系，則具有對紫外線光波強烈的、選擇性吸收作用，就可以大大的提高織物的紫外防護性能。3·1 常用紫外吸收劑的結構 首先簡要的考察一下常用紫外吸收劑的結構，我們發現，常用紫外吸收劑的結構可以分為兩大類： (1)二苯甲酮系、水楊酸酯系和苯并三唑系紫外吸收劑。
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3·2·1·2 直接黑38研究發現[8]，0.5%(owf)的直接黑38溶液施加到棉印花布上后，織物的UPF值可以達到29.8。該分子結構及含有鰲合結構的互變異構體如下：.jpg)
以上所說的這種結構的染料都是通過自身異構現象產生可以吸收紫外線的共軛結構，通過分子本身結構變化(光化學反應)來消散能量，從而達到紫外防護的目的， 作為對比，我們以直接黃12為例：.jpg){kind=small}
可以看到，其分子結.jpg)
這顯然是一種含金屬離子的鰲合結構。3·2·2·2 活性藍7 花Srinivasan Magesh[9]的研究中顯示，C.I.活性藍7也是一只具有非常好紫外防爐效果的染料，即使用0.5%的染色深度時同樣可以將棉印花布的UPF值提高到大于40，和直接藍86一樣，它也是一種酞菁結構的染料。3·2·2·3 用金屬媒染劑處理過的天然染料 使用金屬媒染劑處理過的天然染料也具有十分好的紫外防護性能，Deepti Gupta等[]6選用十種天然染料應用到煮練后的棉織物上后，發現當使用金屬媒染劑時，所有研究中被測染色織物的UPF值都有一個顯著的提高(從15-20增加到35-50)。這很可能就是因為"染料-媒染劑"結合物(金屬離子鰲合物)所具有的特殊的紫外光吸收特性造成的。 以上所說的這種結構的染料都是通過分子間的能量轉移(光物理過程)來消散能量的，與含金屬離子鰲合結構的紫外吸收劑原理類似。當紫外線照射到金屬離子鰲合結構的染料上時，染料.jpg)
其分子結構中含有雜環硫元素，這可能就是造成它紫外防護效果顯著比較落后好的原因。3·2·3·2 硫化紅棕B3R 筆者曾對硫化紅棕B3R(5%owf)染色片棉織物的紫外透過率進行測試，其平均UPF值達到30.3(空白試樣的平均UPF為3.50)。與未染色織物比較，織物的UPF值幾乎提高了10倍。 而且，硫化紅棕的紫外防護效果也是各種染料中比較突出的。用巳知的幾種直接染料中紫外防護效果最為突出的直接紅28(2%owf)進行同規格織物染色試驗，直接紅染色后的棉織物其平均UPF只可以達到27.6，比硫化紅棕可以達到的UPF值(30.3)低。 可見，硫化紅棕B3R的紫外防護效果是非常好的，關于其他硫化染料的紫外防護效果，是我們目前正在進一步研究的內容之一。 硫化染料的高紫外透過率，可能也與其分子結構中的硫尤素有關。 綜上所述可以看到，某些結構的染料本身就具有比較好的紫外防護性能，可以使織物達到比較高的UPF值(最高可以達到40以上、甚4 總結 綜上所述可以看到，織物的UV保護性能可以通過合理的選擇和應用各項普通染整加工工序(如避免前處理加工、取消熒光增白處理、選擇合適的染料等)來得到大大的提高。 這樣，在普通染整加工的間時就可以實現白茫茫抗紫外整理的目的，而不需要經過專門的抗紫外整理工序，既可以降低抗紫外整理的成本，又不降低抗紫外整理的效果，是一條非常經濟的抗紫外整理之路。 另外，紫外線吸收劑本身還存在一系列潛在的環境生態問題。如二苯甲酮類的化合物屬環境激素，不宜采用。因此，從環境生態的角度考慮的話，通過普通染整加工工序的調整來提高織物的紫外防護效果也是十分有利的，可以降低紫外吸收劑的使用所造成的環境生態影響。
5 參考文獻[1]唐立颯，紫外線對人體的危害[J]國外醫學(社會醫學分冊)，1998，15(4)；180-181[2]張玲，紫外線的危竅及防護[J]技術物理教學，2005，13(1)；47-48[3]王柏華等，服裝材料紫外防護性能評價[A]21世紀信息 技術生態紡織品國際研討會論文集[C]21世紀信息技術生態紡織品國際研討會，2002；361-364[4]S B Ghosh,P Bajaj,V K Kothari. Effect of dyes and finishes,on UV protection of jute/cotton fabrics [J]Indian Journal of Fibre & Textile Research, 2003,28(4);431-436[5]牛巧魚摘
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