纺织品耐老化性能测试方法yd16911

翁毅浙江纺织服装学院，浙江宁波315211

收稿日期：2013-05-27

作者简介：翁毅(1964-)，男，硕士，副教授，主要从事纺织技术法规及检测技术研究。

原载：上海纺织科技2013 /12；11-13

【摘要】对影响纺织品耐老化性能的外部因素进行了阐述，对国内外纺织品耐老化性能的研究情况和测试方法进行了分析和对比，指出国内现有的测试方法存在对老化因素模拟不够全面、评价指标过于单一的问题，对建立完善的纺织品耐老化性能测试方法提出了建议，认为应该增加对气温波动极端情况的模拟，应考虑在试验大气中增加硫化物、氮氧化物等有效成分，引入纤维中羰基含量的变化作为纺织品老化评价指标的补充。

【关键词】纺织品；老化性能；测试；评价

【中图分类号】TS101.923.5 文献标识码：B 文章编号：1001-2044(2013)12-0011-03

纺织品长期暴露在自然大气条件下，受到光照、高低温、水分等因素的冲击，会出现强度下降、色泽变化等老化现象，从而导致使用性能下降，寿命降低，因此纺织品的耐老化性能越来越受到企业和用户的关注。

1 影响纺织品耐老化性能的外部因素

纺织品作为一种高分子材料，影响其老化性能的外部因素主要有光辐射、温度、氧气、水分和大气中有害化学物质几方面。

1.1 光辐射

到达地球表面的太阳光谱分布于295～2 500 nm，其能量主要集中在可见光区和红外区，紫外光区能量较少。虽然紫外光量很少，但其光子能量很大，对纺织材料的破坏性很大。近紫外线(波长为300～400nm)已经足够引起一般纺织纤维分子发生化学键的断裂[1]。光氧化(老化)的最终结果是纺织材料的机械性能如强度、延伸率和弹性降低，甚至材料变脆、龟裂。

1.2 温度

温度对纤维大分子的破坏作用表现为两个方面：一方面是直接破坏，如羊毛在加热到110℃时即变黄，强度下降[1]。高温还可使聚丙烯裂解或产生双键；另一方面，温度会促进其他因素引起的降解过程，如加速光降解等，温度每升高10％，光降解速度可增加一倍。

1.3 氧气

由于大气中大量氧气的存在，导致纺织品在使用过程中发生各种形式氧化反应，包括光氧化、热氧化。

1.4 水分

通常在室温下水不能单独与纤维大分子发生反应，然而水分对纤维材料光降解的影响非常重要。附着在纤维材料表面的水分能扩散到材料内层去，加速大分子对氧的吸收；另一方面，大气中的其他化学物质可以溶解于水而被纤维材料吸收，从而引起化学反应。所以水是影响纤维材料老化不可忽视的因素。

1.5 其他有害化学物质

由于大气污染日益严重，大气中的硫化物、氮氧化物也会对纤维材料的性能产生不利影响。传统的纺织品老化测试研究在这方面少有涉及，因此对它的研究尤为迫切。

2 纺织品老化测试方法的研究现状及问题

影响纺织品老化的因素很多，而且相互之间的影响非常复杂，因此，目前国内外关于纺织品老化机理及测试方法的研究都不深入。例如杨旭东等人采用大气自然老化、沙土掩埋老化和水下老化研究了聚丙烯土工织物的老化行为[2]。许淑民等人对聚氨酯涂层的涤纶篷盖织物在不同温度下进行热老化处理，并对热老化处理后织物的力学性能进行了研究[3]。吴岚叙述了热、湿、氧、光等因素对纺织材料老化过程的影响，分析了特种工业用纺织品的储存条件[4]。加拿大Ennouri Triki等人采用红外吸收光谱、扫描电镜等方法对老化前后的涤纶涂层织物进行了对比分析，提出了采用EDT(撕裂中的能量分散)指标来定量评价热老化对织物撕破性能的影响[5]。

关于纺织品耐老化性或者称为耐气候性的测试方法，国内外已经制订了一些标准，如ISO 1419-1995，AATCC 111-2009，AATCC 186-2009等，国内有FZ／T 01008-2008，FZ／T 75002-1993。这些测试方法可以归结为两类：一类是自然环境下直接进行老化试验，另一类是采用加热、加湿、光照等方式进行人工加速老化，目前主要以后者为主。这些方法的适用范围和主要测试条件如下。

(1)ISO 1419-1995[6]《橡胶或塑料涂层织物加速老化试验》。方法A：测试条件为100℃，16 h，适用范围为PVC涂层织物，评价指标为织物中挥发物的质量损失，方法分类为人工加速老化；方法B(通用方法)，测试条件为70℃，正常大气压，低氧浓度条件下老化168 h或其倍数，适用范围为各种涂层织物，评价指标为同一指标老化前后的对比，方法分类为人工加速老化；方法C (热带测试条件)：测试条件为70℃、95％相对湿度条件下老化168 h或其倍数，适用范围为各种涂层织物，评价指标为同一指标老化前后的对比，方法分类为人工加速老化；方法D：测试条件为70℃，168 h，适用范围为硝化纤维素类涂层织物，评价指标为外观变化、裂缝，方法分类为人工加速老化。

(2)AATCC 111-2009[7]《纺织品的耐气候性：日光和气候暴晒》。方法A：测试条件为在日光和自然环境下暴晒；方法B：在经过玻璃过滤后的自然光和不会淋湿的条件下暴晒。适用范围均为：汽车用织物、家庭用装饰织物、服用材料感光材料、屋顶结构的织物。评价指标为老化前后织物的断裂强力、撕破强力、胀破强力和色差对比，方法分类为自然老化。

(3)AATCC 169-2009[8]《纺织品的耐气候性：氙弧灯暴晒》。方法1：黑板温度77℃，相对湿度70％，90 min暴晒，交替30 min的光照和喷水；方法2：黑板温度77℃ ，相对湿度70％，60 min暴晒，交替6O min的黑暗周期，不喷水；方法3：黑板温度77℃，相对湿度27％，连续暴晒，不喷水；方法4：黑板温度63~C，相对湿度50％，102 min暴晒，交替18 min的光照和喷水。适用范围均为各种纺织材料，包括涂层织物及其产品。评价指标为剩余强力的百分率、残余强力或色差。方法分类为人工加速老化。

(4) AATCC 186-2009[9]《纺织品的耐气候性：紫外光和湿态暴晒》。采用波段为315～400 nm紫外光辐射和湿态暴晒。适用范围为：一般应用织物(户外家具织物)；热冲击应用织物(应用于建筑场所以及其他可能发生热冲击的地方)；机动车外部应用织物。评价指标为老化前后织物的顶破强力、断裂强力和色差变化，方法分类为人工加速老化。

(5)ASTM D5427-2009[10]《充气减震织物的加速老化实施标准》。测试方法有：高低温循环老化、高温老化、高湿老化和臭氧老化。高低温循环老化的测试条件分为选项A和选项B，最高温度107℃或105℃，最低温度-40℃，1循环96 h。高温老化的测试条件分为A、B，其中选项A为120℃，336 h；选项B为105℃，408 h。高湿老化的测试条件分为A、B，其中选项A为80℃，相对湿度95％，336 h；选项B为70℃，相对湿度95％，408 h。臭氧老化的测试条件为40℃，相对湿度65％的大气，臭氧浓度为50％，60min。适用范围均为充气减震织物，评价指标未明确，需要和其他标准联合使用。方法分类为人工加速老化。

(6) FZ／T 01008-2008[11]《涂层织物耐热空气老化性的测定》。测试条件、适用范围和评价指标均同ISO 1419，方法分类为人工加速老化。

(7) FZ／T 75002-1993[12]《涂层织物光加速老化试验方法氙弧法》测试条件为黑板温度最高580℃，中等有效相对湿度。适用范围为各种涂层织物，评价指标为外观变化、同一指标老化前后的对比，方法分类为人工加速老化。

从以上叙述可见，国外对于纺织品耐老化性能已经制订了相对完善的测试方法，如AATCC的各种试验方法就包括了自然光、氙弧光和紫外光等不同暴晒条件，ASTM D5427已考虑了臭氧的老化作用；国内在这方面相对落后，主要侧重于评价温度和相对湿度对纺织品老化性能的影响，不全面，因此非常有必要对我国的纺织品耐老化性能测试方法进行完善和补充。

现有国内纺织品耐老化性能的测试方法存在两个问题：一是对影响纺织品耐老化性能的因素模拟不够全面，例如缺乏对光辐射、气候冲击以及大气中有害气体等因素的模拟；二是评价指标过于单一，只停留在强强力等宏观指标在试验前后的数值变化或是色差以及其他外观的变化，缺乏微观层面的表征方式，国外标准也存在相同的问题。

事实上，纺织品在使用过程中，尤其是户外，所承受的温度波动范大，所以，应当制订新的纺织品耐老化性能测试方法，以模拟这种气温波动的极端情况。此外，可以在试验大气中模拟含微量硫化物、氮氧化物等有害气体的条件下对纺织品耐老化性能进行测试。

纺织品在老化过程中，其微观层面和分子结构的变化也是今后制订测试方法需要考虑的内容。根据任化伟等人的研究结果，棉、羊毛、涤纶、锦纶、腈纶、丙纶等纤维在紫外线的照射下，其红外反射光谱中会出现羰基峰，而且随着紫外线照射时间的延长，纤维中的羰基含量会增加[13]。因此可以考虑采用纤维中羰基的含量变化来表征纺织品老化的程度。引入这一指标可以从分子结构层面来描述纺织品老化的程度，完善纺织品耐老化性能的评价模型。

3 结语

要进一步完善纺织品耐老化性能测试方法，还需要做好下列工作。

(1)通过增加光辐射、模拟气温波动的极端情况、在试验大气中增加硫化物和氮氧化物等有害气体等测试条件来更好地模拟纺织品的实际使用环境。

(2)引入纤维中羰基的含量变化或其他定量指标来完善对纺织品耐老化性能的评价。

参考文献：

[1]姚穆，等.纺织材料学[M].北京：纺织工业出版社，1990.

[2]杨旭东，等.自然环境下聚丙烯土工织物的老化行为[J].东华大学学报(自然科学版)，2007(2)：57-61.

[3]许淑民，等.涤纶篷盖织物热老化后的力学性能研究[J].现代纺织技术，2011(4)：11-15.

[4] 吴岚.纺织材料老化与特种工业用纺织品的储存[J]。上海纺织科技，2001(6)：60-61.

[5] Ennouri Triki，Carlos Arrieta，Hyehem Boukehili，et a1.Tear Behavior of Polyester-Based Coated Textiles After Thermo-Oxidative Aging[J].POLYMER COMPOSITES，2012：1007-1017，DOI 10.1002／pc.

[6] ISO 1419-1995.Rubber-or plastic-coated fabrics-Accelerated-aging tests[S].

[7] AATCC Test Method 111-2009.Weather Resistance of Textiles：Exposure to Daylight and Weather[S].

[8] AATCC Test Method 169-2009.Weather Resistance of Textiles：Xenon Lamp Exposure[S].

[9]AATCC Test Method 186-2009(revised).Weather Resistance：UV Light and Moisture Exposure[S].

[10] ASTM D5427-09.Standard Practice for Accelerated Aging of Inflatable Restraint Fabrics[S].

[11]FZ／T 01008-2008.涂层织物耐热空气老化性的测定[S].

[12]FZ／T 75002-1993.涂层织物光加速老化试验方法氙弧法[S].

[13]任化伟，等.纤维反射红外特征光谱分析[J].武汉科技学院学报，2004(4)：41-43.