抗紫外整理剂TF-615的应用性能研究Vqq-13
龙邵*，余国平，李强，游爱鸳 （浙江传化股份有限公司，浙江 杭州 311215）
资料来源：第七届后整理年会征集稿
【摘要】TF-615系苯并三唑类整理剂，主要用于涤纶织物的抗紫外整理。本文探讨了浸染和浸轧两种工艺对涤纶织物抗紫外效果以及织物色牢度的影响，得出浸染和浸轧的最佳工艺参数。此外，研究得知，TF-615尤其适用于浸染工艺，可与分散染料同浴适用，不但具有优异的高温分散能力，而且能使整理后的织物具有良好的抗紫外性能和日晒牢度。
【关键词】整理剂；抗紫外线；应用；聚对苯二甲酸乙二酯纤维
1 前言
随着人们生活质量的不断提高，关于紫外线对人体影响的研究也在不断深入。1982年10月南极观测到同温层臭氧层厚度减少和臭氧层空洞存在已来，臭氧层厚度的破坏而导致的紫外线辐射问题已成为人们日益关注的焦点之一。紫外线是一种电磁波射线，国际照明委员会(CIE)将太阳辐射中的紫外线划分为3个波长段。
1．长波长紫外线UV-A(波长3l5nm～400nm)。UV-A占紫外线到达地面总量的90％，虽然不会引起皮肤的急性反应，但对人身的损害具有储存性、叠加性，而且穿透能力极强，能激活皮肤中的黑色素，使我们的皮肤变黑、老化。
2．中波长紫外线UV-B(波长290nm～3l5nm)。这是导致晒伤的根源。当皮肤大量接收过量的UV-B辐射后，会产生红斑、水泡，引起灼伤，甚至还会引起皮肤癌。
3．短波长紫外线UV-C(波长l80nm～290nm)。普遍认为最有害的UV-C段在离地面高度l0～l5km的平流层中被臭氧层强烈吸收，到达不了地球表面。
为了防止紫外线对人体皮肤的伤害，人们已经开始考虑面料及服装的抗紫外线性能。织物的抗紫外整理原理是在织物上施加一种能反射和或有强烈选择性吸收紫外线，并能进行能量转换，以热能或其它无害低能辐射，将能量释放或消耗的物质。织物经这种物质整理之后，各项服用性能无不良影响，并达到实用要求。
2 实验
2.1 仪器与材料
仪器：Macbeth 7000A 测色仪，Cary 50
紫外线测试仪，datacolor红外染样机，SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵
助剂：抗紫外整理剂TF-615，匀染剂TF-215(浙江传化股份有限公司生产)
织物：涤纶米细丁
2.2 测试方法
2.2.1 紫外防护系数（UPF）的测定：按AATCC-183
2004进行测试。
紫外线防护系数UPF
(Ultraviolet Protection Factor)(又称紫外线遮挡系数)是表示织物防护紫外线的能力。它是紫外线对未防护的皮肤的平均辐射量与要经测试的织物遮挡后紫外线辐射量的比值。UPF的数值及防护等级见表1。
表1 紫外线透过率与防护等级的关系
|
UPF范围
|
防护分类
|
紫外线透过率%
|
UPF等级
|
|
15-25
|
较好的防护
|
6.7-4.2
|
15,20
|
|
25-39
|
非常好的防护
|
4.1-2.6
|
25,30,35
|
|
40-50,50+
|
非常非常好的防护
|
≤2.6
|
40,45,50,50+
|
2.2.2 水洗色牢度测试：按GB/T 3921-1997执行。
2.2.3 摩擦牢度测试：按GB/T 3920-1997执行。
2.2.4 日晒牢度的测试：按ISO 105 B02-1994执行。
2.2.5 耐水洗测试：按AATCC-135执行。
2.2.6 消色性：以电脑测色仪Macbeth
7000A测定，K/S 为表观深度，数值越大表示色泽越深；△E*值为色差值。
2.3 实验工艺
2.3.1 浸染工艺
配液→红外高温高压染色（2℃/min升温至80℃→1℃/min，升温至130℃→保温30min→直降至60℃）→还原清洗→烘干
2.3.2 浸轧工艺
配液→浸轧（轧液率：80%）→焙烘（170℃×60s）→落布
2.3.3 高温分散性工艺
配制工作液(样品 X g/L，分散红玉S2GFL
0.3 g/L)→高温处理（3℃／min，升温至130℃，保温40 min，然后降温至90℃）→抽滤→评价
3 结果与讨论
3.1 浸染工艺
3.1.1 用量的影响
|
|
|
图1 用量对UPF的影响
|
从图1可见，随着用量的增加，涤纶织物的UPF值逐渐增大；当用量大于4%后，织物对TF-615的吸附量也基本达到饱和；继续增加用量，UPF值增加不明显。建议最佳用量为1-4%。另外，染色对抗紫外效果也有较大的提高，这是因为染料对紫外线的吸收作用所致；如图1，染色与抗紫外同浴整理后，抗紫外效果较单独染色和单独抗紫外整理有大幅度提升。
3.1.2 浸染温度的影响
|
|
|
图2 浸染温度对UPF的影响
|
从图2可知，并随着温度的升高，整理剂TF-615在纤维上吸附扩散程度增加，UPF值逐渐上升，抗紫外效果逐渐提高。结合分散染料浸染工艺，建议最佳处理温度为：130-135℃。
3.1.3 pH值的影响
|
|
|
图3 pH值的影响
|
如图3所示，随着pH值的变化，UPF值变化较小，即pH值对抗紫外效果无明显影响。但考虑到与分散染料同浴染色时，pH值对染色色光的影响，因此建议pH值控制在5左右。
3.1.4 TF-615与分散染料同浴染色
3.1.4.1 高温分散性
表2为TF-615与TF-215高温分散性对比，可以看出TF-615具有优异的高温分散性。
表2 TF-615的高温分散性
|
空白
|
抗紫外整理剂TF-615
|
匀染剂TF-215
|
|
0.5 g/L
|
1.0 g/L
|
1.0 g/L
|
2.0 g/L
|
|
|
|
|
|
|
|
2级
|
4-5级
|
5级
|
3-4级
|
4-5级
|
3.1.4.2 消色性
TF-615与分散染料同浴染色，浴比：1：20；染料：2%（o.w.f.）。
|
|
|
|
图4 TF-615不同用量对色差的影响
|
图5 TF-615不同用量对得色量的影响
|
从图4和图5可以看出，TF-615与分散染料同浴染色，不同用量情况下，对织物的色差以及得色量等的影响都较小，即TF-615对染料的消色性较小。
3.1.4.3 对日晒牢度的影响
经抗紫外整理的织物日晒牢度见表3。
表3 整理织物与对比样的日晒牢度
|
|
用量（o.w.f.）%
|
日晒牢度/级
|
|
TF-615
|
3
|
4-5
|
|
空白
|
-
|
4
|
从表3可以看出，经过抗紫外线整理剂整理过的试样，其日晒牢度比对比样(未经过整理)的日晒牢度提高了0.5-1级．
3.1.4.3 对色牢度的影响
不同浓度的TF-615与分散染料同浴整理，测试织物的干湿摩牢度和水洗牢度，如表4所示：
表4 对色牢度的影响
|
TF-615（o.w.f）
|
空白
|
1%
|
3%
|
5%
|
|
干摩牢度
|
4级
|
4级
|
4-5级
|
4-5级
|
|
湿摩牢度
|
3-4级
|
4级
|
4级
|
4级
|
|
水洗牢度
|
3-4级
|
4级
|
4级
|
4级
|
从表4可以看出，TF-615在浸染工艺中基本不影响织物的色牢度，而且对色牢度还略有提升；这是因为TF-615与分散染料的相似相溶性，将织物表面的浮色溶解并去除。
3.1.5 耐洗性能
经过TF-615整理后的涤纶织物，采用AATCC-135标准，进行水洗。测定织物在经过多次水洗后的UPF值，从图6可以看出，织物有较好耐水洗效果。
|
|
|
图6 耐洗性
|
3.2 浸轧工艺
3.2.1 用量的影响
|
|
|
图7 整理剂用量对UPF值的影响
|
从图7可以看出，随着TF-615用量的增加，涤纶织物的UPF值逐渐增大；当用量大于40g/L后，由于织物对紫外整理剂的吸附量也逐渐达到饱和，UPF值增加不明显；从成本和抗紫外效果上考虑，建议用量为10～40g/L。
3.2.2 焙烘温度和时间的影响
表6 焙烘温度和时间对抗紫外效果的影响
|
编号
|
焙烘温度×时间
|
UPF值
|
|
1＃
|
160℃×1min
|
51.2
|
|
2＃
|
160℃×2min
|
52.9
|
|
3＃
|
170℃×1min
|
57.8
|
|
4＃
|
170℃×2min
|
54.1
|
|
5＃
|
180℃×1min
|
48.3
|
|
6＃
|
180℃×2min
|
47.6
|
|
7＃
|
190℃×1min
|
35.1
|
由表6可见，增加焙烘温度和时间，织物的UPF值也逐渐增大。这是因为处理温度达到涤纶纤维玻璃化温度后，随着温度升高，整理剂能逐渐渗透扩散到纤维内部，UPF值逐渐上升。焙烘温度和时间是相互关联的，提高焙烘温度，可以适当缩短焙烘时间。当焙烘温度和时间高于170℃×1min之后，因苯并三唑类抗紫外整理剂的升华而损失，UPF值呈下降趋势。从综合效果、能源消耗以及设备等具体条件考虑，建议焙烘温度和时间以l7O℃×1min为宜。
3.2.3 pH值的影响
|
|
|
图8 pH值对UPF的影响
|
由图8可以看出，随着工作液pH值的不断增大，织物的UPF值基本无明显变化。由此可见，整理剂工作液pH在4～10的范围内均能达到理想的抗紫外效果，对工作液环境有良好的适应性。
3.2.4 TF-615对色牢度的影响
浸轧不同浓度的TF-615整理液，测试织物的干湿摩牢度和水洗沾色牢度，如表7所示：
表7 对色牢度的影响
|
TF-615
|
空白
|
10g/L
|
30g/L
|
50g/L
|
|
干摩牢度
|
4级
|
4级
|
3级
|
2-3级
|
|
湿摩牢度
|
3-4级
|
3-4级
|
2-3级
|
2级
|
|
水洗牢度
|
3-4级
|
3-4级
|
2-3级
|
2级
|
从表7可见，在浸轧工艺中，TF-615对织物色牢度影响较大；而且随着TF-615用量的增加，干湿摩牢度和皂洗色牢度越差。原因是抗紫外整理剂TF-615在上染涤纶纤维的同时，对已上染的分散染料产生萃取作用，使纤维里层的分散染料在高温下被萃取，并迁移至织物的表面，从而降低了织物的各项色牢度。
4 工厂应用实例
试样单位：
绍兴某单位
织物品种：
涤纶春亚纺
设备：
J型缸
工厂工艺：
TF-615
3%（o.w.f.）
分散红玉S2GFL 2%（o.w.f.）
pH
5左右
浴比
1：12
温度和时间 130℃×30min
结果测试：
紫外防护系数（UPF）： 105.4
5
结论
抗紫外整理剂TF-615用于涤纶织物抗紫外线整理和提高分散染料日晒牢度，同时适用于浸染和浸轧两种工艺。浸染工艺：与分散染料同浴染色，用量1-4%（o.w.f.），PH为5左右，130℃保温30-60min。浸轧工艺：用量10～40g/L，l7O℃×1min。
浸染工艺中，与分散染料同浴染色时，TF-615表现出优良的效果，具有很好的高温分散性、匀染性，消色性小，基本不影响分散染料同浴染色的色光和色牢度。浸轧工艺中，由于助剂对分散染料的萃取作用，对织物的干湿摩牢度和水洗色牢度等有一定的影响。因此，根据抗紫外整理剂TF-615的性能特点，建议涤纶织物的最佳加工工艺为浸染工艺。
参考文献
[1] 唐增荣,蔡秀平.抗紫外线整理剂DP-UV的研制和应用.印染,20005:30-33
[2] 齐文玉.织物用抗紫外整理剂综述.上海丝绸,2001(1):14-17
[3] 王健宁等.涤纶抗紫外剂DM-3091与分散染料的同浴整理.印染.2000(8):5-7
[4] 冯爱芬,张永久.抗紫外线整理提高织物的日晒牢度,印染助剂,2004年8月第21卷第4期,13-14