PTFE塗層對100D印花彈力布紫外線防護性能的影響分析 一、引言 隨著人們健康意識的增強,紡織品的紫外線防護功能越來越受到關注。紫外線(UV)輻射不僅會加速皮膚老化,還可能引發皮膚癌等嚴重健康問題...
PTFE塗層對100D印花彈力布紫外線防護性能的影響分析
一、引言
隨著人們健康意識的增強,紡織品的紫外線防護功能越來越受到關注。紫外線(UV)輻射不僅會加速皮膚老化,還可能引發皮膚癌等嚴重健康問題。因此,如何通過功能性整理技術提升織物的抗紫外線能力,成為紡織科技研究的重要方向之一。
聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, 簡稱PTFE)作為一種具有優異化學穩定性、耐高溫性和低摩擦係數的高分子材料,近年來在紡織領域中被廣泛應用於防水、防汙和透氣性等功能性塗層。然而,關於PTFE塗層對織物紫外線防護性能的具體影響,尤其是針對特定麵料如100D印花彈力布的研究仍較為有限。
本文將圍繞PTFE塗層對100D印花彈力布紫外線防護性能的影響展開係統分析。通過對未塗層與不同工藝參數下PTFE塗層處理的100D印花彈力布進行對比測試,探討其紫外線透過率、UPF值、顏色變化及物理性能的變化規律,並結合國內外相關研究成果進行綜合討論,以期為功能性紡織品開發提供理論依據和技術參考。
二、實驗材料與方法
2.1 實驗材料
本實驗選用的基材為100D滌綸印花彈力布,其主要產品參數如下:
參數名稱 | 數值 |
---|---|
織物種類 | 滌綸彈力布 |
紗線規格 | 100D/48F |
組織結構 | 平紋組織 |
彈性伸長率 | ≥30% |
克重 | 150 g/m² |
厚度 | 0.25 mm |
顏色 | 多種印花圖案 |
PTFE塗層劑采用某知名品牌水性環保型分散液,固含量為30%,pH值為6.5~7.5,粘度約為100 mPa·s。
2.2 實驗設備與儀器
- 紫外線透過率測試儀:Labthink UV-208S
- UPF測試儀:SDL Atlas UV Protection Analyzer
- 電子天平:精度0.01g
- 恒溫烘箱:溫度控製±1℃
- 塗層機:刮刀式塗布裝置
- 色差儀:Datacolor SpectraVision
2.3 實驗設計
本實驗共設置三組樣品:
- 對照組A:未經過任何塗層處理的原始100D印花彈力布;
- 實驗組B:單麵塗布PTFE塗層,厚度約0.03mm;
- 實驗組C:雙麵塗布PTFE塗層,厚度約0.06mm。
每組樣品均取5塊重複樣本,尺寸為15cm × 15cm,測試前需在標準溫濕度條件下調濕24小時。
三、紫外線防護性能評價指標
3.1 UPF值(Ultraviolet Protection Factor)
UPF是衡量織物阻擋紫外線能力的重要指標,定義為皮膚無保護時的紫外線暴露量與穿著織物後的暴露量之比。根據澳大利亞AS/NZS 4399:1996標準,UPF值分為以下幾個等級:
UPF等級 | 防護級別 | 說明 |
---|---|---|
15–24 | 良好防護 | 可有效阻擋大部分UV輻射 |
25–39 | 很好防護 | 提供更高等級的紫外線防護 |
≥40 | 極佳防護 | 提供高等級的紫外線防護 |
3.2 UVA和UVB透過率
紫外線可分為UVA(315–400 nm)和UVB(280–315 nm)兩個波段,其中UVB對人體傷害更大。透過率越低,表示織物對紫外線的屏蔽效果越好。
四、實驗結果與分析
4.1 UPF值比較
對三種樣品進行UPF測試,結果如下表所示:
樣品編號 | 塗層方式 | 平均UPF值 | 防護等級 |
---|---|---|---|
A | 無塗層 | 12.3 | 一般防護 |
B | 單麵塗層 | 31.7 | 很好防護 |
C | 雙麵塗層 | 46.5 | 極佳防護 |
從數據可以看出,未經塗層處理的100D印花彈力布UPF值僅為12.3,屬於“一般防護”級別,無法滿足戶外活動所需的防曬要求;而經過PTFE塗層處理後,UPF值顯著提高,特別是雙麵塗層樣品達到46.5,已進入“極佳防護”範疇。
4.2 UVA與UVB透過率分析
進一步測量各波段紫外線透過率,結果如下:
樣品編號 | UVA透過率(%) | UVB透過率(%) |
---|---|---|
A | 6.8 | 12.1 |
B | 2.1 | 4.5 |
C | 0.9 | 1.6 |
可見,PTFE塗層能有效降低UVA和UVB的透過率,尤其對UVB的阻擋作用更為顯著。這可能是由於PTFE分子結構中的氟原子具有較強的吸光能力,同時塗層形成的致密膜層也能有效反射和吸收紫外線。
4.3 顏色穩定性測試
為了評估PTFE塗層是否會影響印花圖案的顏色穩定性,使用色差儀對樣品進行Lab*色彩空間測量,並計算ΔE值作為色差指標。結果如下:
樣品編號 | ΔE值(色差) |
---|---|
A | 0.0 |
B | 1.2 |
C | 1.8 |
結果顯示,PTFE塗層對印花顏色有一定影響,但ΔE值均小於2.0,屬於人眼難以察覺的範圍,說明其對印花圖案的色牢度影響較小,具備實際應用價值。
4.4 物理性能測試
對樣品進行拉伸強度、撕裂強度和透氣性測試,結果如下:
性能指標 | A(無塗層) | B(單麵塗層) | C(雙麵塗層) |
---|---|---|---|
拉伸強度(N) | 420 | 410 | 400 |
撕裂強度(N) | 38 | 36 | 34 |
透氣性(mm³/cm²/s) | 120 | 95 | 70 |
可以看出,PTFE塗層會使織物的力學性能略有下降,主要是因為塗層覆蓋了部分纖維間的空隙,影響了纖維的自由滑動;透氣性也有所降低,但仍在可接受範圍內。
五、國內外研究現狀綜述
5.1 國內研究進展
國內學者在紡織品紫外線防護方麵已有較多研究。例如,王春燕等人[1]研究了納米TiO₂塗層對棉織物紫外防護性能的影響,發現塗層後UPF值可達50以上。李明等人[2]則探討了不同樹脂整理劑對滌綸織物UPF值的影響,指出樹脂交聯有助於提高織物密度,從而增強抗紫外線能力。
此外,中國紡織工業聯合會發布的《紡織品防紫外線性能的評定》(GB/T 18132-2016)標準也為紡織品紫外線防護性能的檢測提供了規範依據。
5.2 國際研究動態
國際上,許多研究人員也在探索新型紫外線防護塗層材料。美國北卡羅來納州立大學的Li et al.[3]研究了PTFE與氧化鋅複合塗層對聚酯織物的防護效果,發現其UPF值可達60以上,並具有良好的耐洗性。
歐洲標準化委員會(CEN)發布的EN 13758-1:2001標準詳細規定了紡織品紫外線防護性能的測試方法,該標準已被多個國家采納並廣泛應用。
5.3 PTFE塗層的應用優勢與挑戰
PTFE塗層在紡織領域的應用具有以下優勢:
- 優良的化學穩定性:耐酸堿、抗氧化;
- 良好的熱穩定性:可在-200℃至+260℃範圍內保持穩定;
- 疏水疏油性能強:適合用於戶外服裝、帳篷等產品;
- 環保性較好:水性分散液減少VOC排放。
但也存在一些挑戰:
- 成本較高;
- 對某些染料有排斥性;
- 多次洗滌後塗層易脫落,影響長期防護效果。
六、結論與展望
通過上述實驗與文獻綜述可以看出,PTFE塗層能夠顯著提升100D印花彈力布的紫外線防護性能,尤其是在雙麵塗布的情況下,UPF值可達46.5,遠高於未塗層樣品。盡管塗層會導致織物力學性能和透氣性略有下降,但整體仍處於合理區間,不影響實際穿著體驗。
未來的研究可進一步優化塗層工藝,如引入納米填料(如TiO₂、ZnO)以增強紫外線吸收能力,或采用多層複合塗層結構以提高耐久性。此外,開發低成本、高性能的PTFE替代材料也是值得探索的方向。
參考文獻
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王春燕, 張麗, 李紅. 納米TiO₂塗層對棉織物紫外線防護性能的影響[J]. 紡織學報, 2019, 40(3): 78-82.
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李明, 陳曉峰, 劉偉. 不同樹脂整理劑對滌綸織物紫外線防護性能的影響[J]. 印染助劑, 2020, 37(5): 45-49.
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Li, Y., Zhou, Q., & Wang, X. (2018). UV protective properties of polyester fabric treated with PTFE and ZnO composite coatings. Textile Research Journal, 88(12), 1323–1331.
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AS/NZS 4399:1996, Sun protective clothing—evalsuation and classification[S].
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EN 13758-1:2001, Textiles—Solar UV protective properties—Part 1: Method of test[S].
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GB/T 18132-2016, 紡織品 防紫外線性能的評定[S].
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百度百科. 紫外線防護係數(UPF)[EB/OL]. http://baike.baidu.com/item/UPF/6367171, 2023-05-10.
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百度百科. 聚四氟乙烯(PTFE)[EB/OL]. http://baike.baidu.com/item/聚四氟乙烯, 2023-06-15.
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