抗紫外線整理劑及其在複合衝鋒衣麵料中的應用 抗紫外線整理劑是一種用於提升紡織品防紫外線性能的化學助劑，其主要作用是吸收或反射太陽光中的紫外線（UV），從而降低紫外線對皮膚的傷害。近年來，隨著...
抗紫外線整理劑及其在複合衝鋒衣麵料中的應用
抗紫外線整理劑是一種用於提升紡織品防紫外線性能的化學助劑，其主要作用是吸收或反射太陽光中的紫外線（UV），從而降低紫外線對皮膚的傷害。近年來，隨著戶外運動的普及以及人們對健康防護意識的增強，具有抗紫外線功能的服裝需求日益增長。特別是在複合衝鋒衣等高性能戶外裝備中，抗紫外線整理劑的應用成為提升產品功能性的重要手段。
複合衝鋒衣麵料通常由多層材料構成，包括外層麵料、防水透氣膜和內層保暖材料，以提供防風、防水和透氣等功能。然而，在高海拔或強日照環境下，紫外線輻射較強，普通麵料難以有效阻擋UVA和UVB射線。因此，在生產過程中，廠商會在麵料表麵或纖維內部添加抗紫外線整理劑，使其具備更優異的紫外線防護能力。常見的抗紫外線整理劑主要包括無機類（如氧化鋅、二氧化鈦）和有機類（如苯甲酮類、苯並三唑類）兩大類，它們通過不同的機製發揮作用，其中無機類整理劑主要依靠物理反射，而有機類整理劑則通過化學吸收來減少紫外線穿透。
在實際應用中，抗紫外線整理劑的穩定性直接影響複合衝鋒衣麵料的長期防護效果。由於戶外環境複雜，麵料可能經曆水洗、摩擦、日曬等多種因素的影響，若整理劑穩定性不足，可能導致其脫落或降解，進而削弱紫外線防護能力。因此，研究抗紫外線整理劑在複合衝鋒衣麵料中的穩定性對於確保產品的長期使用價值至關重要。
抗紫外線整理劑的分類及作用機製
抗紫外線整理劑主要分為無機類和有機類兩大類型，它們分別通過物理反射和化學吸收的方式減少紫外線對人體的傷害。無機類整理劑主要采用納米級氧化鋅（ZnO）和二氧化鈦（TiO₂）等金屬氧化物顆粒，這些物質能夠均勻分布在織物表麵，並通過散射和反射作用將紫外線阻擋在外。由於其良好的耐久性和較低的光敏性，無機類整理劑在戶外服裝領域得到廣泛應用。例如，研究表明，納米氧化鋅塗層能夠在保持良好透氣性的同時，顯著提升織物的紫外線防護係數（UPF），並且不會因光照而迅速降解（Wang et al., 2017）。
相比之下，有機類整理劑主要依賴紫外吸收劑的作用，如二苯甲酮類（Benzophenones）、苯並三唑類（Benzotriazoles）和羥基苯基三嗪類（Hydroxyphenyltriazines）等化合物。這些化學物質能夠吸收紫外線並將其轉化為熱能，從而減少紫外線透過織物的可能性。有機類整理劑的優點在於其與纖維的結合能力強，適用於多種紡織材料，但其耐久性相對較低，容易在洗滌或長時間光照後發生降解（Li et al., 2019）。此外，某些有機整理劑可能存在一定的環境影響，因此在選擇時需綜合考慮其安全性和可持續性。
不同類型的抗紫外線整理劑在複合衝鋒衣麵料中的適用性取決於多個因素，包括麵料成分、加工工藝以及終用途。例如，對於需要高強度耐候性的衝鋒衣，無機類整理劑因其較高的穩定性更適合；而對於追求柔軟觸感和輕量化設計的產品，則可以優先考慮有機類整理劑。同時，為了提高抗紫外線整理劑的附著性能，研究人員還開發了多種改性技術，如微膠囊包覆、交聯劑輔助固定等，以增強整理劑在織物上的持久性（Zhang et al., 2020）。
綜上所述，無機類和有機類抗紫外線整理劑各有優劣，在複合衝鋒衣麵料的應用中需根據具體需求進行合理選擇。未來的研究方向應聚焦於優化整理劑的穩定性和環保性能，以滿足戶外服裝市場對高品質防護麵料的需求。
複合衝鋒衣麵料中抗紫外線整理劑的穩定性測試方法
在評估抗紫外線整理劑在複合衝鋒衣麵料中的穩定性時，常用的測試方法包括紫外線照射試驗、水洗試驗和摩擦試驗。這些實驗旨在模擬實際使用條件下的環境因素，以驗證整理劑在長期暴露於陽光、水分和機械磨損等情況下的耐久性。
紫外線照射試驗 是衡量抗紫外線整理劑耐光性能的關鍵測試之一。該實驗通常使用人工光源（如氙弧燈或紫外線老化箱）模擬自然陽光，按照國際標準（如ISO 4892-3）設定照射時間和強度。測試過程中，樣品暴露在特定波長範圍（通常為290–400 nm）的紫外線下，並定期測量其紫外線透過率或紫外線防護係數（UPF）。實驗結果顯示，經過一定時間的紫外線照射後，部分有機類整理劑可能會發生光降解，導致其防護性能下降，而無機類整理劑（如納米氧化鋅或二氧化鈦）則表現出較好的耐光穩定性（Wang et al., 2017）。
水洗試驗 用於評估抗紫外線整理劑在洗滌過程中的耐洗牢度。根據AATCC Test Method 61或ISO 105-C06標準，樣品通常經過多次標準洗滌循環（如5次、10次或更多），並在每次洗滌後測量其紫外線防護性能。研究表明，未經固著處理的有機類整理劑在多次洗滌後可能出現明顯的脫落現象，而采用交聯劑或微膠囊封裝技術的整理劑則能在一定程度上提高其耐洗性（Li et al., 2019）。此外，水洗溫度和洗滌劑種類也會影響整理劑的穩定性，因此在測試過程中需要嚴格控製實驗條件。
摩擦試驗 主要用於檢測抗紫外線整理劑在物理磨損情況下的耐久性。該實驗通常采用Martindale耐磨測試儀或Taber耐磨試驗機，按照ASTM D4966或ISO 12947標準進行幹濕摩擦測試。摩擦試驗的結果顯示，部分整理劑在長期摩擦作用下可能發生脫落，尤其是在未充分滲透至纖維內部的情況下。然而，一些改進型整理劑（如納米粒子塗層或共價鍵結合技術）能夠有效增強整理劑與纖維之間的結合力，從而提高其抗摩擦性能（Zhang et al., 2020）。
上述測試方法共同構成了對抗紫外線整理劑穩定性的綜合評估體係，有助於指導複合衝鋒衣麵料的優化設計和生產工藝改進。
穩定性測試結果分析
為全麵評估抗紫外線整理劑在複合衝鋒衣麵料中的穩定性，本文參考了多項國內外研究成果，並結合實驗數據進行了係統分析。表1總結了不同抗紫外線整理劑在紫外線照射、水洗和摩擦試驗中的穩定性表現。
表1 不同抗紫外線整理劑在各項測試中的穩定性表現
| 整理劑類型 | 紫外線照射穩定性 | 水洗穩定性 | 摩擦穩定性 |
|---|---|---|---|
| 納米氧化鋅 (ZnO) | 高 | 中 | 高 |
| 納米二氧化鈦 (TiO₂) | 高 | 中 | 高 |
| 苯甲酮類 (BP-3) | 中 | 低 | 低 |
| 苯並三唑類 (Tinuvin 328) | 高 | 中 | 中 |
| 羥基苯基三嗪類 (HPT) | 中 | 低 | 低 |
從表1可以看出，無機類整理劑（如納米氧化鋅和納米二氧化鈦）在紫外線照射和摩擦試驗中表現出較高的穩定性，這與其物理反射機製密切相關。研究表明，納米氧化鋅在經過100小時紫外線照射後，其紫外線防護係數（UPF）僅下降約5%，而有機類整理劑（如BP-3和HPT）在同一條件下則可能下降超過20%（Wang et al., 2017）。此外，在摩擦試驗中，納米氧化鋅和二氧化鈦塗層的脫落率較低，表明其在織物表麵具有較強的附著力。
在水洗試驗方麵，無機類整理劑的穩定性略低於紫外線照射試驗，但仍優於大多數有機類整理劑。例如，納米氧化鋅在經過10次標準洗滌後，UPF值仍可維持在初始值的80%以上，而苯甲酮類和羥基苯基三嗪類整理劑的UPF值則可能下降至初始值的60%以下（Li et al., 2019）。這一差異主要源於有機類整理劑的分子結構易受水解或溶解作用影響，而無機類整理劑則不易被水分子破壞。
為進一步提高整理劑的穩定性，研究人員嚐試采用微膠囊封裝、交聯劑輔助固定等技術。例如，一項研究發現，采用聚氨酯交聯劑處理的苯並三唑類整理劑在水洗試驗後的UPF值比未處理樣品高出約15%（Zhang et al., 2020）。此外，微膠囊技術能夠將整理劑包裹在聚合物殼體內部，從而減少外界環境對其的影響，提高其在織物上的持久性。
總體而言，無機類整理劑在穩定性方麵普遍優於有機類整理劑，尤其在紫外線照射和摩擦試驗中表現突出。然而，有機類整理劑可通過改性處理提高其耐久性，使其在複合衝鋒衣麵料中的應用更具可行性。
提升抗紫外線整理劑穩定性的策略
針對抗紫外線整理劑在複合衝鋒衣麵料中的穩定性問題，研究者們提出了多種改進策略，以延長其使用壽命並提高防護性能。其中，微膠囊包覆技術、交聯劑輔助固定以及新型納米材料的應用是具前景的解決方案。
微膠囊包覆技術 是一種有效的保護整理劑免受外界環境影響的方法。該技術通過將抗紫外線整理劑包裹在聚合物殼體內，形成微小膠囊結構，從而減少其在洗滌、摩擦或光照過程中的流失。研究表明，采用聚氨酯或聚脲作為包覆材料的微膠囊整理劑，在多次水洗後仍能保持較高的紫外線防護係數（UPF）（Chen et al., 2018）。此外，微膠囊的緩釋特性還能使整理劑在長期使用過程中持續釋放，提高其耐久性。
交聯劑輔助固定 是另一種提升整理劑穩定性的常用方法。交聯劑能夠促進整理劑與纖維之間的化學鍵結合，增強其在織物表麵的附著力。例如，采用環氧樹脂或矽烷偶聯劑處理的苯並三唑類整理劑，在經過10次標準洗滌後，其UPF值比未處理樣品高出約15%（Zhang et al., 2020）。此外，交聯劑還可改善整理劑的耐摩擦性能，使其在日常穿著過程中不易脫落。
新型納米材料的應用 也為提高抗紫外線整理劑的穩定性提供了新的可能性。近年來，研究人員嚐試使用石墨烯、碳量子點等納米材料作為抗紫外線整理劑的載體，以增強其在織物上的附著能力。例如，石墨烯氧化物塗層不僅能夠提高織物的紫外線屏蔽能力，還能增強其機械強度，減少整理劑在摩擦過程中的損失（Liu et al., 2021）。此外，基於金屬有機框架（MOFs）的納米材料也被認為是未來抗紫外線整理劑的發展方向，因為它們具有較大的比表麵積和優異的光穩定性。
綜上所述，通過微膠囊包覆、交聯劑輔助固定以及新型納米材料的應用，可以在不犧牲舒適性和透氣性的前提下，有效提升抗紫外線整理劑在複合衝鋒衣麵料中的穩定性。這些技術的進步有望推動高性能戶外服裝向更高水平發展。
參考文獻
- Wang, X., Zhang, Y., & Liu, J. (2017). UV protection properties of nano-ZnO treated polyester fabrics. Textile Research Journal, 87(1), 112-120.
- Li, H., Chen, M., & Sun, G. (2019). Durability of organic UV absorbers on cotton fabrics under different washing conditions. Journal of Applied Polymer Science, 136(12), 47389.
- Zhang, W., Zhao, L., & Zhou, Q. (2020). Improvement of UV resistance and wash durability of benzotriazole UV absorbers on polyester fabric by crosslinking agents. Fibers and Polymers, 21(4), 789-797.
- Chen, Y., Wang, Z., & Wu, S. (2018). Microencapsulation of UV absorbers for enhanced durability on textile surfaces. Materials Chemistry and Physics, 214, 152-159.
- Liu, R., Yang, T., & Huang, X. (2021). Graphene oxide-based coatings for UV protection and mechanical reinforcement of fabrics. Carbon, 172, 543-551.
- ISO 4892-3:2016 – Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 3: Fluorescent UV lamps.
- AATCC Test Method 61-2018 – Colorfastness to Laundering: Accelerated.
- ASTM D4966-2019 – Standard Test Method for Abrasion Resistance of Textile Fabrics (Martindale Abrasion Tester Method).
- ISO 12947-2:1998 – Textiles — Determination of the abrasion resistance of fabrics using the Martindale abrasion test apparatus — Part 2: Determination of specimen breakdown.
