真丝织物外观优美,服用舒适,倍受人们喜爱,但在紫外线照射、水分、氧气等外界环境的影响下,丝素内部分子会发生光氧化反应,导致织物黄变、脆化[1], 严重影响服用性,可见真丝织物的防紫外功能是以牺牲自身的风格——发生黄变而达到的。因此,对真丝织物进行防紫外整理才能有效抑制真丝黄变,同时减少紫外线对人体的伤害。纺织材料的防紫外功能已有广泛深入的研究,既有采用有机紫外线吸收剂,也有采用无机紫外线屏蔽剂.后者因具有安全高效等优点而引人关注.纳米TiO2对UVA、UVB有屏蔽作用且能 透过可见光,是一种广泛使用的无机紫外线屏蔽剂[2-3].但纳米TiO2在真丝织物上的应用报道甚少.笔者曾刊文介绍纳米TiO2对真丝绸防紫外和防黄变的作用[4],也曾撰文介绍纳米TiO2与稀土复配整理真丝绸的防紫外和防黄变功能[5].本文将比较纳米TiO2、稀土和纳米TiO2-稀土复配物对真丝绸防紫外和防黄变的作用,通过测试和计算各整理绸对紫外光的反射率、透过率和吸收率,初步讨论各整理绸的防紫外机理.

1 试验

1.1 材料与仪器

织物:18真丝电力纺练白绸(苏州华思丝绸印染厂).药品:金红石型纳米TiO2 (江苏河海纳米科技股份有限公司),聚丙烯酸钠(山东潍坊恒兴化工有限公司),稀土为氯化镧(LaC13·nH2O)(中国医药集团上海化学试剂公司),冰醋酸(分析纯,江苏金城试剂厂).

仪器:KQ-250DE型数控超声波清洗器,HD500型水浴振荡器,美国Labsphere型织物紫外测试仪,UⅤ-220型紫外线试验箱,UV-3010UV-VIS型积分球式紫外分光光度计(日本日立),WD-S型全自动白度计,日本S-4700型冷场发射扫描电镜等.

1.2 真丝绸防紫外和防黄变整理工艺

将经1%平平加0浸润过的真丝绸分别放入稀土(4g/L)、经聚丙烯酸钠分散的纳米TiO2 (25g/L)和

3 真丝绸紫外线照射黄变试验

将待照射绸样平铺于紫外线试验箱样品托盘上灯泡距样品托盘垂直距离为35cm ,温度设定为40℃,照射一定时间后取出样绸.

1.4 测试

防紫外性:按照欧盟纺织品日光紫外线防护性能标准RrEN13758-2001,采用织物紫外测试仪测定波长250-450nm的光线透过率和织物防紫外系数UPF,UPF值越大,透过率越小,紫外线防护效果越好[6].

白度:试样叠成4层,在全自动白度计上测定白度值(亨氏白度WH),每块试样正反面测试6个不同点,取平均值作为白度评价指标.整理织物经紫外线照射42h前后的白度分别以WH0和WH表示,计算白度下降率=(1-WH/WH0)×100%,白度下降率越小,织物的防黄变效果越好.

SEM:试样抽取数根纤维,采用冷场发射扫描电镜观察真丝纤维表面附着的粉体量及其分布情况,并利用 Photoshop7.0测量、计算纤维表面粉体颗粒的直径.

紫外线的反射率和透过率:采用积分球式紫外分光光度计,测试织物对紫外线的反射率和透过率,织物对紫外线的吸收率=1-透过率(%)-反射率(%)。

2 结果与讨论

2.1 纳米TiO2、稀土及两者复配物对真丝绸的作用

由表1可知,稀土整理绸的UPF值较低,达不到织物防紫外线的最低标准(UPF值15),照射前后的白度也较纳米TiO2整理绸和纳米TiO2-稀土整理绸低,白度下降率高于后2种整理绸。由此可见,稀土对真丝绸的防紫外和防黄变作用较差.

经纳米TiO2整理的真丝绸的UPF值达到40以上,具有良好的防紫外线能力.另外,纳米TiO2整理绸经紫外线照射42h后的白度值较稀土整理绸高,白度下降率也较低,由此可知,纳米TiO2整理绸的防紫外

经纳米TiO2与稀土复配物整理的真丝绸具有比纳米TiO2整理绸更优异的防紫外和防黄变作用.复配物整理绸的UPF值达到100以上,原因是:(1)稀土元素的原子结构中存在未充满的4f电子层,当其受到外来不同波长的光照射后,其4f电子层可选择性的吸收和反射入射光,从而具有将紫外光转变为可见光的功能[8];;(2)稀土对纤维具有活化作用,使其结构松弛,可使织物的纤维表面空隙增大增多,使纳米TiO2粒子能够更好地进入纤维内部,而且稀土离子的水化离子半径较小,通过分子运动和扩散作用易将纳米TiO2粉体一起带入真丝内部非晶区,促进TiO2的渗透,促使纳米TiO2与真丝的结合和粘附[9-10].复配物整理的真丝绸还具有良好的白度,即使经紫外线照射42h后,仍具有较高的白度,白度下降率约为纳米TiO2整理绸的1/2,具有优异的防黄变功能,原因是稀土对纳米TiO2的防紫外功能有很大的促进作用而减少紫外线对真丝的黄变影响.另外,在织物处理液中加入稀土元素能使纤维上有色物质活化,加速杂质的分解去除,并且稀土元素本身的最大吸收波长为580nm,具有对黄光进行选择吸收的作用,故稀土的加入可以提高织物的白度[11].

表1 未整理绸和各整理绸的防紫外和防黄变作用

2.2 SEM分析

从图1可以看出,稀土整理绸的纤维纵向表面光滑平整,这可能是因为稀土易溶于水所致。另2种整理绸的纤维表面出现不同深浅的纵向条纹,且附着了大量TiO2粉体,所以具有良好的防紫外和防黄变作用.尤其c图中整理绸纤维表面附着的粉体颗粒比b图中的更多更小、更均匀.用Photoshop7.0中的度量工具测量电镜照片中纳米TiO2粉体的直径,参照放大倍数获得颗粒的实际粒径.通过计算,附着于纤维表面的TiO2粒径大多在100nm左右,说明整理到织物上的粉体已经达到纳米级。

2.3 各整理绸对紫外光的作用机理

从图2a中的透射谱可发现,稀土整理绸的紫外线透过率大于纳米TiO2整理绸和纳米TiO2-稀土整理绸,对紫外线的屏蔽效果不如后2者.纳米TiO2整理

综合分析各整理织物的反射谱和吸收谱可知,纳米TiO2整理绸对紫外线屏蔽作用主要是以吸收为主;稀土整理绸对紫外线虽然具有一定的反射和吸收作用,但屏蔽作用较小,而纳米TiO2-稀土复配物对紫外线具有强吸收,从而具有非常低的紫外线透过率.

3 结论

⑴稀土整理绸的r/PF值较低,达不到织物防紫外线的要求,经紫外线照射后,白度下降率较大,故单一稀土对真丝绸的防紫外和防黄变作用较差.纳米TiO2整理绸的UPF值为40以上,白度下降率较稀土整理绸低,具有良好的防紫外和防黄变功能,纳米TiO2-稀土复配物整理真丝绸则具有更优异的防紫外和防黄变作用,其UPF值达100以上,白度下降率也较小.

(2)稀土整理绸对紫外线具有一定的吸收和反射作用,但作用较小;纳米TiO2整理绸主要以吸收紫外线为主,反射作用较小;纳米TiO2-稀土复配物对紫外线的强吸收取决于纳米TiO2对紫外线的吸收和稀土的促进作用,使整理绸紫外线透过率很低,紫外屏蔽性能最佳,导致其对真丝绸的防紫外和防黄变作用最大,