前言 大豆蛋白纤维细度细，具有真丝般的光泽，制品手感柔软、光滑，穿着舒服，同时由于大豆蛋白纤维外层基本上是蛋白质，制品对人体皮肤具有保健作用，具有良好的导湿性和吸湿性。其吸湿性与棉相当，而导湿性远优于棉，保证了穿着的舒适与卫生，是制作高档衬衫的理想面料。但是通过实际测试，大豆蛋白纤维的抗紫外线性能一般，不能满足防紫外线功能性的需求，这也是大豆蛋白纤维的缺点之一。本文利用聚丙烯酸酯类粘合剂，结合传统的涂层工艺和纺织品防辐射整理技术，将纳米材料与表面涂层技术相结合，将复合无机氧化物（TiO2和ZnO）纳米粉均匀地分散于粘合剂中，涂覆在大豆蛋白织物上，形成屏蔽薄膜，以提高织物抗紫外线、抗红外线的性能。通过实验测试和正交分析，进一步探讨了纳米无机氧化物的涂层工艺条件对其抗紫外线、抗红外线性能的影响，赋予了大豆蛋白新的功能性。2 试验2.1织物试样 以大豆蛋白为原料，根据夏季服用织物的要求，采用平纹组织，织造出三种不同密度的轻薄织物，织物规格见表1。表1 织物规格参数

织物 编号	线密度	密 度 （根/10?）		紧 度 （%）		方 重 (g/?)	厚 度 （?）	织 物 组 织
	经×纬	经	纬	经	纬
1#	14.2×18.2	283	222	40	35	93.7	0.47	平 纹
2#	14.2×18.2	283	189	40	30	91.8	0.46	平 纹
3#	14.2×18.2	283	246	40	40	97.5	0.49	平 纹

2.2试剂 纳米（TiO2和ZnO）复合无机氧化物粉体、丙烯酸、二甲苯、乙酸丁酯、固化剂、渗透剂、柔软剂、交链剂、2D树脂。2.3测试指标2.3.1织物紫外线透过率用UV1600?紫外可见分光光度计直接测试织物不同波长的紫外线透过率。国家《纺织品防紫外线性能的评定》标准规定：只有UPF＞30，并且透过比UVR＜5%时，才能称为防紫外线产品，其UPF防护分为三类：（

1）UVR防护良好：UPF为15～24，UVR透射比为6.7%～4.2%，UPF级数为15、20。（2）UVR防护很好：UPF为25～39，UVR透射比为4.1%～2.6%，UPF级数为25、30、35。（3）UVR防护极好：UPF为40～45、50+，UVR透射比为≤2.5%，UPF级数为40、45、50、50+ [3]。2.3.2 红外线透过率按照国家标准GB/T18319-2001“纺织品红外蓄热保暖性的试验方法”，分别测试并计算出织物红外线透过率αt和升温速率Vt，V 值越小，其抗红外线辐射性能和隔热效果越好。2.3.3 织物耐水洗性参照国家标准GB/T3921．31997配置皂液，使用SW12AⅡ型耐洗色牢度试验机中进行洗涤5次，而后测定织物的紫外线透过率的大小评定耐洗性。2.4测试仪器UV1600紫外可见分光光度计、红外线辐照测试仪、SW?12AⅡ型耐洗色牢度试验机。3 结果与讨论3.1 纳米粉添加比例对紫外线性能的影响分析3.1.1 树脂膜的制备丙烯酸与固化剂质量比为1：1，用二甲苯和乙酸丁酯进行稀释，二甲苯与乙酸丁酯的体积比为7：3。将各组分按比例进行混合，搅拌均匀后，取 8ml倒入聚四氟乙烯板中，室温放置，自动成膜，24小时后将膜揭下。实验中按不同比例进行稀释，得到各种不同成分的树脂膜，实验方案见表2。表2 丙稀酸树脂膜的实验方案

方案	丙烯酸	固化剂	二甲苯	乙酸丁酯
A	5（g）	5（g）	3. 0ml	7.0ml
B	5（g）	5（g）	3.6ml	8.4ml
C	5（g）	5（g）	2.4ml	5.6ml

通过对已制备的丙稀酸树脂膜进行紫外线透过率的测试，得到不同波长下紫外线透过率的相应曲线图1。

图1 丙稀酸树脂膜的紫外线透过率 从图1可以看出，树脂膜的紫外线透过率随着波长的增大而增大， 波长与透过率成正比关系。图1中波长大于297nm时，紫外线透过率急剧增大；波长外于200～297nm时，曲线较平稳，紫处线透过率很低；波长在 297～400nm时，采用B方案的紫外线透过率最大，紫外线透过率范围大，便于对比添加纳米粉成膜的性能。因此采用B方案制作树脂膜。3.1.2 纳米粉添加比例的确定 纳米粉的比表面积大，比表面能大，粒子间存在着强大的作用能，极易团聚和聚集；加之它在有机介质中不易均匀分散，这就极大地限制了其纳米效应的发挥。 因此，纳米组分在材料基体中的分散是纳米复合材料制备过程的关键。提高纳米颗粒分散性的主要方法是对纳米颗粒进行表面修饰[4]，此次试验采用的是超声分散和机械搅拌分散相结合的分散方法，称取纳米粉于烧杯中，倒入适量乙醇，用玻璃棒初步搅拌均匀，用BME 100LX高剪切混合乳化机搅拌30min，然后在KQ?100型超声波清洗器中振荡10min，使纳米粉分散均匀。 将分散好的纳米粉按照不同的添加比例，倒入按上述方案B配制好的丙烯酸

树脂溶液中，使纳米粉分散搅拌均匀，取8ml倒入聚四氟乙烯板上，室温放置，自动成膜，24小时后将成膜揭下。经过紫外线透过率测试，可得到纳米?丙稀酸树脂复合膜不同波长下紫外线的透过率，其值见表3所示。表3 纳米?丙稀酸树脂复合膜不同波长下紫外线的透过率

纳米粉添加比例%	不同波长时膜的紫外线透过率T/%									厚度cm
	200nm	250nm	280nm	300nm	320nm	340nm	360nm	380nm	400nm
0	0.4	0.4	6.13	18.83	43.67	34.33	30.67	32.20	61.83	0.15
2	0.6	0.2	0.3	1.5	2.1	2.4	2.8	3.6	5.2	0.32
3	0.7	0.2	0.4	0.5	0.8	1.0	1.2	1.7	2.3	0.28
4a	0.6	0.2	0.3	1.0	1.6	1.8	2.1	2.6	3.8	0.10
4b	0.7	0.2	0.4	0.4	0.5	0.6	0.8	0.9	1.0	0.27
5	0.7	0.2	0.3	0.4	0.4	0.5	0.6	0.9	1.0	0.28
3.5	0.7	0.2	0.4	0.5	0.8	0.9	1.1	1.8	2.2	0.28

根据表3的测试结果，经过分析可得到不同纳米粉添加比例的复合膜的紫外线透过率曲线图2和图3。 图2 有无添加纳米粉紫外线透过率曲线图图3 不同纳米粉添加比例紫外线透过率曲线图 由图2、图3分别可以看出，在树脂膜中加入纳米粉后，膜的紫外线透过率明显降低小于5%，说明纳米粉体能够减弱紫外线的透过性，具有抗紫外线性能。并且随着纳米粉体加入比例的增大，膜的抗紫外线能力也逐渐增强，当加入量达到一定（此纳米粉为4%）之后，其紫外线的透过率基本上不发生变化，曲线也接近平滑。为了减少因子数目，节约成本，现对纳米粉添加比例进行选优。紫外线透过率越小，抗紫外线能力越好，因此选用纳米

粉添加比例越大越好，但是从经济角度考虑，纳米粉添加比例越大，成本越高。由图3看出添加比例大于4%后的紫外线透过率相近，所以选择4%的纳米粉添加比例作为复合整理的因子。3.1.3 纳米复合树脂膜的厚度对紫外线性能的影响分析纳米复合膜的厚度不同，紫外线的透过率也不一样，影响曲线如图4所示。

图4 不同厚度纳米复合树脂膜紫外线透过率曲线图 图4可以看出，在膜中加入相同比例的纳米粉，当成膜厚度为0.27cm时的抗紫外线能力明显优于成膜厚度为0.10cm时的抗紫外线能力。说明膜的厚度与抗紫外线能力有关，厚度越大，紫外线的透过率越小，抗紫外线能力越强，成膜厚度与抗紫外线的能力成正比。但是成膜的厚度厚，将会影响夏季织物的服用性能和手感，因此在防护紫外线有效的范围内选择0.10cm厚度的纳米?丙稀酸树脂复合膜。3.2 涂层工艺条件对织物性能的影响分析3.2.1 涂层剂对织物性能的影响由于聚丙烯酸酯类涂层剂具有粘着力强、耐洗性好、成本较低等优点，在本次试验中使用聚丙烯酸酯类粘合剂，所用的助剂有：渗透剂、柔软剂、交链剂、和2D树脂，其添加比例配方见表4。表4 涂层剂添加比例配方表

方案	纳米粉量	粘合剂（g）	柔软剂（g）	渗透剂（g）	交链剂（g）	2D树脂（g）
A B C D E F	4% 4% 4% 4% 4% 4%	20 20 15 25 20 20	0 3 3.5 0 0 4	0 2 0 0 5 1	0 0 3.5 0 0 0	5 0 3 0 0 0

按照上述各方案进行涂层整理，对布样进行手感评定后发现，D、E、F手感较好，A、B、C手感较差，其中手感A最硬，其次是C。因此在涂层剂配方中不再加入2D树脂。试验过程中发现，将柔软剂与粘合剂混合，溶液产生明显的团状聚集，这说明柔软剂与粘合剂之间能发生反应，因此在涂层配方中不应加入柔软剂。而粘合剂为自交联型粘合剂，因此，无需再加入任何交联剂。3.2.2 涂层整理工艺条件的确定 对于大豆蛋白织物进行纳米防紫外线涂层复合整理，尚无参考文献，处于不断试验摸索的过程中。棉纤维与大豆蛋白纤维的结构不相同，因而玻璃化温度和耐热性能也不相同，因此我们应用棉织物的涂层技术，进行纳米?大豆蛋白涂层复合整理时，其涂层整理的时间和温度的工艺条件要根据大豆蛋白纤维的耐热性能进行确定，具体耐热性能见表5。表5 大豆蛋白织物不同温度下的耐热性能

温度（℃ ）	耐热性能
120	大豆蛋白纤维发黄、发粘，织物手感偏硬
100	大豆蛋白纤维出现部分熔融现象
90	织物表面纬纱一部分相互挤压、密度增大，一部分稀松密度减小
85	大豆蛋白织物表面出现轻微的挤压，稀松现象
80	布面无明显变化

鉴于大豆蛋白纤维织物在≥85℃时，织物表面均会出现不同程度的损伤和变化，因此选择烘干温度为80℃。由于烘干温度降低，烘干时间为30min时，布面手感仍然发粘，因此适当调整烘干时间为45min。3.2.3 涂层方案的确定通过对不同方案涂层整理的大豆蛋白织物进行抗紫外线性能测试，可得到不同波长下织物的紫外线透过率曲线图5和图6。 图5 各方案织物紫外线透过率曲线图图6 E方案的紫外线透过率曲线图 从图5中分别可以看出，利用几种涂层方案整理后的大豆蛋白织物，抗紫外线性能均有较大提高，其优劣顺序为A＞E＞B＞D＞C＞F，结合手感评定分析的优劣，选定E方案对3种不同规格的大豆蛋白织物进行涂层整理，通过抗紫外线性能测试得到3种织物的紫外线透过率曲线图6。从图6中看出，3 织物的紫外线透过率最小，抗紫外线性能最好；2 织物的紫外线透过率最大，抗紫外线性能最差，因此织物的密度也影响紫外线的透过率，织物密度越大，紫外线透过率越小，抗紫外线性能越好，织物密度与紫外线透过率成反比，与抗紫外线性能成正比。3.3织物性能分析3.3.1 织物紫外线透过率 利用UV1600?紫外可见分光光度计对涂层前后的织物进行紫外线性能测试，其结果见表6。表6 不同波长下织物紫外线透过率

方案	织物	不同波长时织物的紫外线透过率T%
		TUVA	TUVB
涂层前	1＃	7.2	6.9
	2＃	8.2	7.7
	3＃	5.4	5.1
涂层后	1＃	1.56	1.43
	2＃	1.95	1.84
	3＃	0.48	0.42

从表6的试验数据中可以看出，织物涂层后的抗紫外性能优于涂层前的抗紫外线性能，紫外线透过率小于5％，说明已具有防紫外线辐射功能。由此可知，涂层整理已达到了抗紫外线的目的。 织物的密度大小顺序为3＃>1＃>2＃，紫外线透过率的大小顺序为3＃<1＃<2＃，紫外线透过率越小，抗紫外线性能越好，可见织物的密度与紫外线透过率成反比，与抗紫外线性能成正比。3.3.2 织物红外线透过率及升温速率 按照国家标准GB/T18319-2001“纺织品红外蓄热

保暖性的试验方法”，分别测试了织物红外线透过率和升温速率，测试结果见表7。 从表7中可以看出，涂层后的大豆蛋白织物红外线透射率小于未涂层织物的红外线透射率；涂层前，升温速率大于涂层后的升温速率。可见，织物在经过TiO2和ZnO纳米无机氧化粉涂层后，具有防红外线辐射性能。 同抗紫外线性能一样，织物的密度大，其防红外线辐射性能就好，红外线透射率与织物的的密度成反比，与抗红外线性能成正比。表7 织物抗红外线测试结果

试样		红外透射强度 （W/m2）	T2 （℃）	T9 (℃)	红外透射率 （%）	升温速率 (℃/s)
未涂层	1＃	286	35.1	37.4	44.0	0.329
	2＃	296	35.4	37.7	45.5	0.329
	3＃	258	34.6	36.8	3 9.7	0.314
涂层后	1＃	265	34.8	36.2	40.8	0.200
	2＃	276	35.2	36.4	42.5	0.214
	3＃	236	34.4	35.7	36.3	0.186

3.3.3 织物耐水洗性能 参照国家标准GB/T3921．3?1997，用配置的皂液对整理后的织物进行洗涤，皂液的比例为：浴比50：1；皂液5（g/l）；无水碳酸钠2（g /l）；温度60（℃）；时间10（min）。洗涤后用40℃的清水漂洗，室温下干燥，作为一次洗涤周期，重复洗涤5次，而后测定织物的紫外线透过率评定耐洗性。测试结果见表8和表9。表8 织物经水洗后的紫外线透过率TUVA值

织物	未洗涤		洗1次		洗3次		洗5次
	TUV A	TUVB	TUVA	TUVB	TUVA	TUVB	TUVA	TUVB
1#	1.534	0.572	1.43	0.535	1.66	0.566	1.76	0.593
2#	1.928	0.736	1.85	0.715	2.02	0.746	2.12	0.768
3#	0.468	0.168	0.35	0.143	0.63	0.185	0.75	0.2

从表8中可以看

出，织物经水洗后紫外线的透过率变化不大，且紫外线透过率UVA和UVB均小于5%，具有良好的耐洗涤性能。4 结论4.1 利用聚丙烯酸酯类粘合剂对大豆蛋白织物进行纳米无机氧化物（TiO2和ZnO）涂层整理后，经过性能测试表明，大豆蛋白织物不但具有优良的抗紫外线辐射的性能，还有一定的抗红外线辐射的性能和隔热的效果，起到了防护的作用。4.2涂层剂树脂膜的厚度是影响大豆蛋白织物手感的主要因素。在有效的功能性范围内，树脂模的厚度越薄，织物的手感越柔软。4.3 因为纳米粉在有机介质中极易团聚，因此纳米粉在材料基体中的分散是纳米复合整理的技术关键。4.4 纳米粉添加比例并不是越大越好，可根据其紫外线透过率UVR＜5%时的临介值进行确定。4.5 对大豆蛋白织物进行涂层整理时，其工艺烘干温度的时间要根据大豆蛋白织物的玻璃化温度和耐热性能进行确定，烘干温度不宜超过80℃，烘干时间不宜超过45 min。