日晒对织物色牢度性能影响分析

太阳光是太阳发生热核聚变反应产生的强烈光辐射，具有波的性质。光谱中的各种色光之所以显示不同颜色，是它们波长不相同的缘故。波长是指一列波的波峰与波峰之间或波谷与波谷之间的距离。太阳光的波长范围为 300 ～2 500 nm，其中 350 ～ 1 800 nm 为太阳 光 区，400 ～ 780 nm 为 可 视光，400 nm 以下为紫外线，780 nm以上为红外线［1-2］。服装在穿着、晾晒过程中将经受太阳光的照射( 主要是紫外线作用) 而老化，服用性能逐渐衰减，因此研究日晒对织物性能的影响具有重要的理论意义和实践意义。

1 日晒对织物( 纤维) 色牢度的影响
1． 1 国外研究成果
1996 年，Micheal 等［3］ 研究了日晒对棉和羊毛纤维色牢度的影响。其结论为经活性染料染色后，棉纤维的耐日晒色牢度远小于羊毛。分析认为羊毛分子所具有的NH 键有助于将染料的能量传递给
纤维大分子，进而提高耐日晒色牢度。
2001 年，Micheal 等［4］ 研究了日晒对不同结构参数织物色牢度的影响。研究表明: 染料与纤维之间的键合力越强，能量从染料传递到纤维上越充分，染料的光稳定性越高。织物的厚度和紧度不同，日晒色牢度也不同，因此可根据不同的织物结构参数，选择不同日晒牢度的染料进行染色。
2003 年，Batchelor 等［5］以 14 种偶氮活性染料上染棉纤维为研究对象，选择可见光、紫外线和氧气为影响因子进行试验。结果表明:紫外线和可见光对染料的影响机理不完全相同，由此提出，研究染料的耐日晒牢度时，除考虑紫外线的影响外，还要考虑太阳光中其他波段光线的影响。
1． 2 国内研究成果
2005 年，张 栗 源 等［6］ 根 据ISO、AATCC 和 ATTS 标准，分别测定了几种活性染料的耐汗光牢度。其中耐日晒色牢度试验是在氙弧透率 80 % 、相对湿度为 40% 、室内温度 40 ℃等条件下进行。试验方法为将面料在 XENOTEST150S +风冷式日晒试验机中分别曝晒20、40 h 后，用 Datacolor SF600 电脑测色配色仪测试日晒之后的色差值。结果表明: 测试方法、汗液酸碱性、汗液组分和染料结构是影响耐日晒色牢度的主要因素。
2006 年，李春等［7］ 研究纳米材料的加入对涤纶织物抗紫外线性能的提高及耐日晒性能的改善的作用。试验采用 XENOTES150S+ 风冷式日晒试验机进行老化试验。应用 SF600PLVS 计算机测色配色仪对结果进行分析。研究表明: 经含纳米 TiO2 溶胶和含纳米TiO2 分散液的整理液分别处理后，涤纶织物的抗紫外线性能均有所提高，纳米 TiO2 分散液的整理效果更为明显，降低了 UV-A 和 UV-B的透过率以及分散红 HL 染色织物日晒前后的色差值，改善了涤纶织物耐日晒性能。谢维斌等［8］以环境友好型的烟酸为催化剂，采用活性染料对真丝 进 行 染 色，依 据GB /T 16991—1997《纺织品色牢度试验 高温耐光色牢度: 氙弧》标准测试耐日晒牢度，结果表明该方法下染色的真丝织物具有良好的耐日晒性。
2007 年，李艳梅［9］ 采用美国Atlas 公司日晒牢度测试仪XENOTEST ALPHA，通过改变相对湿度、光源类型、辐照度等日晒条件，测试日晒对织物色牢度的影响，色牢度评定采用主客观结合的评定方法。结果表明: 日晒条件的不同对活性染料的耐汗光复合色牢度造成一定的差异，相对湿度和辐照度的增大都会降低染料的耐汗光复合色牢度，但是光源类型的改变对染料的耐汗光复合色牢度几乎没有影响。
综上可知，国内外对于织物日晒色牢度的研究集中在染料的开发与应用方面，所研究的织物多为日常服装用织物，若能进一步研究功能性服装面料，探究日晒色牢度与其他破坏性能( 如力学性能) 之间的关系，便能通过外观判断服装是否可继续服用，以减少破坏性试验次数，及时估计功能性服装报废时机。色牢度试验采用的日晒老化仪器主要有 XENOTEST150S + 、XENOTEST ALPHA、YG611E 等。
色牢度的评定主要采用主观评定方法( 灰 色 样 卡，GB 250—1995 )或客观评定方法( 电脑测色配色仪，Datacolor SF600、Colour-Eye7000A) 。影响日晒色牢度的因素为纤维种类、织物结构参数、日晒条件、染色深度、染料类型等。

2 日晒对织物( 纤维) 力学性能的影响
2． 1 国外研究成果
1983 年，Brown 等［10］以 Kevlar纱线和织物为研究对象，进行耐日晒试验。研究结果表明: Kevlar 受到一定程度光照后，纤维结晶度发生变化。1992 年，荷兰 Akzo 公司以 Twaron 纤维为研究对象，以氙灯为光源模拟太阳光，对其进行耐日晒性能试验，进一步研究了提高芳纶织物耐日晒性能的方法［11］。
1993 年，Dobb 等［12］ 以 Kevlar-149和 Technora 为研究对象，研究了紫外线照射后力学性能的变化，结果显示 Kevlar 耐紫外力学性能低，紫外光照后 Kevlar 的截面形成楔形缺陷。
1995 年，Evelyne［13］ 研 究 了PBO 纤维的耐老化性能。结果表明: PBO 纤 维 耐 热、耐 水 解、耐 高温，但不耐紫外线照射，经波长为340 nm 的紫外线照射 450 h 后，PBO 纤维带状织物强力仅保持了12% 。
2002 年，Ihm 等［14］ 研 究 了 日晒对芳砜纶性能的影响，指出光照后芳砜纶的力学性能降低，进一步研究其老化机理发现: 在光、氧或者热、氧条件下，芳砜纶均发生了氧化降解———首先生成酰胺基，然后分解成游离的苯基并导致聚合物主链的降解。
2010 年，Ｒick 等［15］设计了在50 ℃、相对湿度为 50% 的环境下，将芳砜纶织物和芳砜纶/聚苯并咪唑织物暴露在模拟日光灯下的试验。试验表明: 经过 10 d 的光照，两种织物的撕破强度和拉伸强度均下降了 40% 以上。在共焦点显微镜下，织物表面出现明显裂解，光照前的可延伸性转变为易碎特征。
2． 2 国内研究成果
2007 年，刘晓艳等［16］采用 Atlas150 S + ( 1500 w + ) 氙弧灯和日光型碳弧灯为光源，研究它们对3 种 高 性 能 芳 纶 纤 维———Kevlar、PBO 和 Kermel 的力学性能影响。
结果表明: 尽管 PBO 纤维初始强度高，但其耐光性较差，在光照下衰减迅速; 试验同时发现在碳弧灯下纤维试样的损坏比在氙弧灯下 大; 通过扫描式电 子显微镜( SEM) 对纤维外观和断裂端形貌观察可清楚看到，光照后，这 3 种高性能纤维都有不同程度的损坏，并且均出现脆性断裂特征。
2010 年，周静等［17］对消防服的常用面料芳砜纶的耐日晒性能进行了研究，利用 YG611E 型日晒气候色牢度仪模拟日光，光源为氙弧灯，对芳砜纶纱线和织物分别进行不同时间的光照试验。结果显示: 短时间光照后，芳砜纶单纱拉伸断裂强度有所提高，但随着光照时间的增加，纱线强度降低，经 30 h氙弧灯照射后的阻燃性能变化不大。
2011 年，梁晶晶等［18］合成了一种二酰亚胺化合物———N，N-二乙基间甲基苯甲酰胺，用于制备芳香族聚酰胺织物的抗紫外老化整理剂。用 30 W 紫外灯同时照射抗紫外老化整理前后的织物，紫外灯距试样 100 mm，照射一定时间后取出并测量其断裂强力。结果表明，经过抗紫外老化整理的织物在30 W 紫外灯照射 1 800 h 后，强度仅衰减 13% ，比未经整理织物的抗老化性能提高了一倍，表现出优异的抗紫外老化性能。
综上可知，芳纶、Kevlar 等 功能性织物在试验中的日晒条件下会发生光老化降 解，机 械 性 能 下降。但是关于机械性能的研究集中在纤维的拉伸性能，织物的撕破强力性能方面涉及较少，这主要受到试验仪器的限制，现有的日晒模拟仪器载物台面积小，不易拓展运用。梁晶晶曾对于织物的撕破强力进行研究，该试验时间较长，操作难度较高，本笔者认为可以通过提高氙灯的辐照强度以加速老化和缩短试验时间。由国内外对织物耐日晒力学性能研究的比较发现，国外研究更重视老化的原因分析，国内研究可在老化机理分析方面深入探究。

3 结语
通过日晒对织物( 纤维) 性能影响的国内外研究回顾，作者有以下建议:－ 需要拓展织物的种类和增加所研究的性能。日晒对织物( 纤维) 性能影响的研究集中在色牢度和力学性能方面，其中对色牢度的研究多以日常服用织物为研究对象，对力学性能的研究多以功能性织物为研究对象。应拓展对织物性能的研究，如研究日晒对日常服用织物力学性能的影响，对功能性织物色牢度的影响等。目前，日晒对织物力学性能影响的研究注重于织物的拉伸性 能，而 对 织 物 而言，撕破强度也是不可忽略的一项机械性能。
设计日晒模拟器，并依据试验目的设置不同的日晒条件。目前日晒老化仪器的设计初衷大多是为日晒色牢度服务的，载物台面积较小，对于织物性能的拓展研究有一定的限制，可根据试验需求，自行设计试验仪 器，设 置 试 验 条件。由于受测试辐照度仪器的限制，大多数文献并没有明确指出试验条件下的整个波段的辐照度，也很少变换辐照度，因此应寻找新的测试辐照强度的方法以解决这一不足。另外，由于受氙灯功率的制约，试验时间过于漫长，可增加氙灯功率，加速老化、缩短试验时间，以便于操作。
－ 织物老化机理的探究有待深挖。国外对于织物耐日晒性能的研究注重老化原因的分析，而国内的研究在此方面有些欠缺。可从宏观与微观两方面对织物的老化机理进行分析: 宏观上，分析不同日晒条件下织物组织结构参数的变化; 微观上，采用电镜扫描分析纤维的外观变化，利用红外光谱分析其分子结构变化，为日晒过程中的化学反应分析做铺垫。