紫外照射对涤纶织物性能的影响

高 艳，高 君，万 明，王 瑄

(1.西安工程大学纺织与材料学院，西安 710048；2.浙江纺织服装职业技术学院，宁波市先进纺织技术与服装CAD重点实验室，浙江宁波 315211)

紫外照射对涤纶织物性能的影响

高 艳1,2，高 君1，万 明1，王 瑄2

(1.西安工程大学纺织与材料学院，西安 710048；2.浙江纺织服装职业技术学院，宁波市先进纺织技术与服装CAD重点实验室，浙江宁波 315211)

研究紫外照射对涤纶织物性能的影响，采用黄色涤纶平纹布为研究对象，紫外光灯管照射30d后，测试其分子量、力学性能及耐磨性的变化。试验结果表明：黄色涤纶织物紫外照射后分子量先降低后小幅增大，其力学性能下降，耐磨性能变差。紫外照射影响到了黄色涤纶织物的服用性能。

紫外线；涤纶织物；性能测试

0 引 言

随着健康意识的日益提高，人们对纺织品的要求已不再局限于保暖、舒适等基本特性，还希望其具有保健、安全等特殊功能，如防紫外线、防电磁波、抗菌防螨等。近年来，有越来越多的研究人员关注纺织品受紫外线作用的情况。涤纶织物因其耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等性能深受消费者青睐，广泛应用于帐篷、遮阳伞、夏季女装、野外工作服、训练服、运动服、窗帘织物等。因此，研究紫外照射对涤纶的影响就很有必要，王华印等[1-2]从纤维的角度研究了紫外照射对涤纶性能的影响；段亚峰等[3]研究了结构参数对涤纶长丝织物抗紫外线功能的影响。本文从织物角度，以黄色涤纶平纹织物为研究对象，对其在紫外照射过程中，分子量、力学性能、耐磨性的变化进行分析研究。

1 实验部分

1.1 主要仪器和材料

实验仪器：UVB-340紫外光灯管。

实验试样：黄色涤纶平纹布，规格为47.5cm×72.5cm。

1.2 紫外线老化实验

a) 将紫外灯安装好，使灯管垂直距离试样50mm[4]，并要求四盏灯之间相隔15cm，试验箱上需安装一个防护罩。实验装置具体安装图如图1。

图1 涤纶织物紫外照射试验装置原理

b) 在紫外灯上方50mm处等间距摆放6块织物。接通电源，打开开关，使灯光刚好照射到试样表面。

c) 试样照射的时间依次为5、10、15、20、25、30d。

2 紫外线照射后涤纶织物的性能测试

2.1 分子量测试

准确称取一定量干燥后的黄色涤纶纱线碎末，加入1∶1(w/w)的苯酚-四氯乙烷溶剂中，配制为0.5g/100mL的涤纶溶液。

使用乌式粘度计(毛细管直径为0.50mm)进行测试，在温度为(25±0.5)℃的恒温水槽中测定纯溶剂和溶液流经毛细管两刻度线的时间。

由下列各式及Mark-Houwink经验公式计算涤纶的粘均分子量[5]：

ηγ=t/t0

ηsp=(t1-t0)/t0

式中，ηγ——相对粘度；

t0——纯溶剂流经毛细管两刻度线的时间，s；

t——溶液流经毛细管两刻度线的时间，s；

ηsp——增比粘度；

C——涤纶溶液的浓度，g/mL;

[η]——特性粘度；

M——涤纶的粘均分子量；

参数K、α为经验常数，涤纶在苯酚∶四氯乙烷=1∶1(w/w)为溶剂的体系中，温度为25℃时，K值=2.1×10-4，α值=0.82。

2.2 力学性能测试

利用YG065N型电子织物强力测试仪，对织物进行力学性能测试[6]。每份样本的拉伸强度试验，经向采用4块试条，纬向采用4块试条，各以其算术平均值作为试验结果。

2.3 耐磨性测试

采用YG(B)401D型全自动织物平磨仪对织物进行耐磨性测试[7]。从每组织物上各剪5块直径5cm的布样，然后将试样固定在工作圆盘上，启动仪器进行实验，试验结束后记录摩擦次数。每种试样测试5次，求其算术平均值。

3 实验结果与分析

3.1 分子量分析

分子量的高低是反映高聚物紫外光降解程度最主要的指标之一。涤纶织物分子量随照射时间的变化，如图2所示。

图2 紫外光照射后织物分子量变化

紫外线对高聚物的破坏是通过光能起作用的，若高分子链吸收的能量大于键的离解能时，就会发生分子链断裂，使分子量减小[8-10]。从图2可以看出，经紫外线照射5d后，黄色涤纶织物的分子量相比原样明显降低。但继续照射，不再降低，反而呈逐渐小幅增大趋势。这与上述论述不符，分析原因可能为：a) 紫外光照射使得其分子链先断裂分子量降低，后发生一系列交联反应[8]，从而导致分子量逐渐小幅增大；b) 由于试验采用黄色色涤纶织物，因此，照射5d后分子量的小幅增大可能是由于织物上染料受紫外照射发生的变化而致[11]，与涤纶分子量的变化无关，涤纶自身分子量一直保持下降趋势；c) 上述两种原因的共同作用而致。分子量小幅度增大现象的原因，推测为织物与染料受紫外照射后共同作用所致，但尚不明确。

3.2 力学性能分析

涤纶织物拉伸性能随照射时间的变化，如图3、图4所示。

图3 紫外光照射后织物断裂强力变化

图4 紫外光照射后织物断裂伸长率变化

由图3、图4可知，经30d紫外照射后，涤纶织物的力学性能发生变化：其经向断裂强力减小到原样的68.2%，断裂伸长率减小为原样的77.5%，断裂功减小为原样的62.15%；其纬向断裂强力减小为原样的83.4%，断裂伸长率减小为原样的83.4%，断裂功减小为原样的70.9%。随着辐照时间的增加，力学性能下降越大。但是，照射5d后，其纬向断裂强力与断裂伸长率均发生了上升，而后保持持续下降现象。

结合紫外照射后涤纶分子量变化，分析引起力学强度的下降的主要原因为涤纶分子量的下降，同时也伴随着一定的涤纶分子量的上升，从而导致其纬向力学性能的上升。由此，涤纶分子量下降后小幅增大的原因可能是织物与染料受紫外照射后的共同作用所致。

3.3 耐磨性能分析

涤纶织物耐磨性能随照射时间的变化，如图5所示。

图5 紫外光照射后织物耐磨性能

由图5可知，经紫外线照射的涤纶织物，耐磨性能越来越差，紫外线照射30d后，耐磨次数只有原样的67.3%。实验结果表明紫外照射影响涤纶织物的耐磨性能。

4 结 论

紫外照射对涤纶织物的影响非常明显，辐射效应使涤纶的分子量变化，从而导致织物力学性能发生变化(断裂应力与断裂伸长率大幅度下降)，织物耐磨性也变差。分子量小幅度增大的现象还需更进一步的试验研究。因此，建议广大消费者，在使用和穿着涤纶纺织品时要注意防止紫外线的侵袭。

[1] 王华印，胡国梁，周颖，等.紫外辐射对聚酯纤维结构与性能的影响[J].材料科学与工艺，2008，16(4)：582-588.

[2] 王华印.PET纤维紫外光降解研究[J].广西轻工业，2009，8：23-28.

[3] 段亚峰，潘葵，叶海娜，等.结构参数对涤纶长丝织物抗紫外线功能的影响[J].纺织学报，2008，29(11)：52-56.

[4] 徐国平.ASTMG53-88:非金属材料曝晒用光、水曝晒仪(萤光紫外-冷凝型)标准操作规程[J].塑料包装，1996,6(3):6-11.

[5] 朱永群.粘度法侧PET分子量[J].合成纤维，1988，17(1)：50-55.

[6] 赵书经.纺织材料实验教程[M].北京:中国纺织出版社，1989：329-396.

[7] 范立红，沈兰萍.纺织品检测试验教程[M].西安:西安工程科技学院教科出版社，2002:34-40,59-64.

[8] 朱福海.高分子材料光降解和光稳定[J].合成材料老化与应用,1999,9(1):24-27.

[9] 傅玲玲.高分子材料的光降解和光氧化过程[J].绝缘材料通讯，1984，17(3)：21-26.

[10] 胡行俊.高分子材料光氧老化[J].合成材料老化与应用，1987，16(4)：26-41.

[11] 唐人成.涤纶纤维和溶液中的分散染料的光降解[J].国外丝绸，1997,12(5):15-20.

[12] 章燕琴，许红梅，祝贺，等.水溶液中活性染料的紫外光降解脱色[J].印染，2012,38(22):14-18.

(责任编辑：许惠儿)

Effects of Ultraviolet Radiation on Properties of Polyester Fabrics

GAOYan1，2,GAOJun1,WANMing1,WANGXuan2

(1.Faculty of Textiles & Materials, Xi’an Polytechnic University1, Xi’an 710048, China;2.Ningbo Advanced Textile Technology & Fashion CAD Key Laboratory, Zhejiang Fashion Institute of Technology, Ningbo 315211, China)

This paper studies the influence of ultraviolet radiation on properties of polyester fabrics and tests the change of molecular weight, mechanical properties and abrasive resistance of yellow polyester plain cloth which is the research object after 30d of irradiation by ultraviolet tube. The test result shows that molecular weight of yellow polyester fabric first decreases and then increases slightly, its mechanical properties decline and abrasive resistance becomes worse after ultraviolet radiation. Ultraviolet radiation influences the wearability of yellow polyester fabrics.

ultraviolet light; polyester fabrics; performance test

2014-06-05

浙江纺织服装职业技术学院科研创新团队项目(2012-T-002)；浙江纺织服装职业技术学院科研创新团队重点项目(2012-2A-001)；宁波市自然基金项目(2011A610112)

高 艳(1989-)，女，陕西延安人，硕士研究生，研究方向为功能性纺织品的研究与开发。

万明，电子邮箱：407129608@qq.com

TS156

A

1009-265X(2014)06-0020-03