抗紫外线涤纶面料的开发及其在户外运动服中的应用

抗紫外线涤纶面料的开发及其在户外运动服中的应用

一、引言

随全国适宜波动和嗅氧层不断变松  ，分光光度计线（Ultraviolet, UV）大范围地扩散对人们的白色肌肤的损失日益增长深受关注新闻新闻 。据这个世界食品卫生组识（WHO）数据统计分析  ，每月全国有超越200几万人被就诊为白色肌肤癌  ，这里面约6几万人死亡恶性肿瘤黑色的素瘤  ，而常期泄露于高防度分光光度计线是极为重要病因之1[1] 。此为原型下  ，工作性棉纺织业品贸易  ，需要是应有抗分光光度计线安全性能参数的儿童园服建筑材料  ，成為科研项目与流通业界关注新闻新闻的内容 。涤棉（聚对苯二甲酸乙二醇酯  ，PET）做为全国收获量大的获得食物纤维之1  ，因为优质的热学安全性能参数、耐化学上的性和容易加工制作性  ，具有广泛性应该用于儿童园服、床上用品及流通业用棉纺织业品贸易领域行业 。近两近些年来  ，顺利通过改良技術确立涤棉抗分光光度计线工作  ，终成為提高其扣减值的极为重要导向 。 选文程序探究抗UV紫外光线绦纶布料的开发技术设备途径、最为关键的艺、性能指标定性讲解以及在野外活动服中的实际效果用途  ，切合目前中国外新的研究成就  ，讲解其领域行业前途与技术设备考验  ，为有关的领域行业出具理论上支持软件与实践教学决定性 。

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二、紫外线辐射及其对人体的影响

2.1 紫外线的分类与特性

依照国.际照明设计常务分委会（CIE）标准  ，紫外线  ，线按光谱可可分几类：

类型	波长范围（nm）	特性与影响
UVA	315–400	穿透力强  ，可达真皮层  ，导致皮肤老化、色素沉着
UVB	280–315	主要作用于表皮层  ，引起晒伤、红斑、DNA损伤
UVC	100–280	被臭氧层吸收  ，通常不达地表  ，但人工光源可产生

资源源头：CIE S 007/E:1998《Erythema Reference Action Spectrum and Standard Erythema Dose》[2]

2.2 紫外线对皮肤的生物学效应

继续曝光于UVA和UVB会致使肌肤光肤质老化、免役调控及肌肤癌的风险存在攀升 。探索表述  ，UVB辐射能可随便伤到DNA  ，达成环丁烷嘧啶二聚体（CPDs）  ，而UVA则顺利通过引起特异性氧（ROS）接间激发氧化物应激性[3] 。故此  ，开拓都具效率高太阳光的红外光线线安全防护网基本功能的织造厂品  ，对於室外运转者、跑步员及儿童的等高的风险存在消费群都具更重要现实意义 。

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三、抗紫外线涤纶面料的开发路径

3.1 抗紫外线机理

纺织厂品抗红外光谱线稳定性一般信任于以内五种体制：

1. 吸收机制：通过添加紫外线吸收剂（UVA）  ，将紫外线能量转化为热能 。
2. 反射机制：利用高折射率或金属氧化物颗粒（如TiO₂、ZnO）反射紫外线 。
3. 散射机制：通过纤维表面微结构或纳米粒子分布实现光散射 。

涤纶面料本来对UVB有条定遮挡程度（UPF约5–10）  ，但对UVA防御欠缺  ，需经由改良的提升其综合评估防御耐腐蚀性 。

3.2 改性技术路线

现  ，抗红外光谱线涤纶布的開發重点使用如下七种能力方法：

技术方法	原理	优点	缺点	代表文献
共聚改性	在PET聚合过程中引入含苯环或杂环的紫外线吸收单体（如间苯二甲酸-5-磺酸钠）	耐久性好  ，不易迁移	工艺复杂  ，成本高	Zhang et al., 2020[4]
共混纺丝	将紫外线吸收剂或纳米粒子（如纳米TiO₂）与PET切片共混后纺丝	工艺成熟  ，适合大规模生产	添加量受限  ，易团聚	Wang et al., 2018[5]
后整理法	采用浸轧、涂层或喷雾方式在织物表面施加抗紫外线助剂	成本低  ，灵活性高	耐洗性差  ，易脱落	Li et al., 2019[6]
纳米复合纤维	采用静电纺丝或熔融纺丝制备含纳米粒子的复合纤维	高效防护  ，多功能集成	设备要求高  ，量产难度大	Liu et al., 2021[7]

3.3 关键原材料与添加剂

（1）紫外线吸收剂

长用生物碳吸收能力剂是指：

• 二苯甲酮类（如UV-9）
• 苯并三唑类（如Tinuvin 328）
• 三嗪类（如Cyasorb UV-1164）

（2）无机纳米粒子

• 二氧化钛（TiO₂）：锐钛矿型对UVB吸收强  ，金红石型稳定性好 。
• 氧化锌（ZnO）：宽谱吸收  ，兼具抗菌功能 。
• 氧化铈（CeO₂）：对UVA有优异吸收能力  ，且光催化活性低 。

设计表述  ，ZnO纳米级塑料再生颗粒在酸度为2–3 wt%时  ，能令涤棉面料的UPF值提高了至50+  ，且经50次清洗后仍始终维持UPF > 40[8] 。

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四、抗紫外线涤纶面料的制备工艺

4.1 共混纺丝工艺流程

以纳米技术TiO₂/涤纶面料挽回合成纤维概述  ，一般加工制作工艺 以下：

1. 原料准备：将纳米TiO₂（粒径20–50 nm）经表面硅烷化处理  ，提高与PET的相容性 。
2. 干燥处理：PET切片与改性纳米粉体在120°C下真空干燥6小时 。
3. 共混熔融：在双螺杆挤出机中  ，于280–290°C熔融共混  ，螺杆转速200 rpm 。
4. 纺丝成型：经计量泵送入纺丝组件  ，喷丝板孔径0.3 mm  ，冷却风温20°C  ，风速0.5 m/s 。
5. 拉伸与卷绕：冷拉伸倍数1.2  ，热拉伸温度85°C  ，拉伸倍数3.5  ，卷绕速度3000 m/min 。

4.2 后整理工艺参数

主要包括浸轧-焙烘法施用抗太阳光的UV线总结剂（如微米ZnO溶胶）：

参数	推荐值
浸轧液浓度	3–5% (owf)
轧余率	80–90%
焙烘温度	160–180°C
焙烘时间	2–3分钟
水洗条件	40°C  ，中性洗涤剂  ，5次循环

资料来源：GB/T 18830-2009《纺织品 防紫外线性能的评定》[9]

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五、抗紫外线涤纶面料的性能表征

5.1 防护性能测试标准

知名代用的太阳光的太阳辐射线预防规范值（UPF）评估规范包扩：

• 澳大利亚/新西兰标准 AS/NZS 4399:2017
• 美国AATCC TM183-2014
• 中国国家标准 GB/T 18830-2009

UPF分级分类标准规范相应：

UPF值	防护等级	紫外线透过率（%）
15–24	良好	6.7–4.2
25–39	很好	4.1–2.6
40–50+	优异	≤2.5

注：UPF 50+ 数字代表仅1/50的红外光线线可击穿纤维织物 。

5.2 典型产品性能参数对比

有以下为分为三类抗紫外光线绦纶风衣面料的监测使用性能的对比：

项目	普通涤纶平纹布	共混TiO₂涤纶（3%）	纳米ZnO后整理涤纶
织物结构	2/2斜纹	2/2斜纹	2/2斜纹
克重（g/m²）	120	125	122
厚度（mm）	0.28	0.30	0.29
UPF值	8	58	52
UVA透过率（%）	12.5	1.2	1.8
UVB透过率（%）	8.3	0.9	1.1
洗涤50次后UPF	6	50	40
抗菌率（金黄色葡萄球菌）	—	85%	90%
透气率（mm/s）	180	160	170

资料来历：AG贵宾厅游戏一本大学织造厂原材料实验意见书室測試意见书（2023）

5.3 耐久性与安全性评估

抗太阳光的紫外线的线风衣面料需拥有接下来要：

• 耐洗性：经ISO 6330标准洗涤50次后  ，UPF下降不超过20% 。
• 皮肤安全性：符合GB 18401-2010《国家纺织产品基本安全技术规范》  ，pH值4.0–7.5  ，无游离甲醛 。
• 生态AG贵宾厅游戏：纳米粒子释放量需符合OEKO-TEX® Standard 100要求 。

探究证实  ，经表面能围绕外理的奈米TiO₂在干洗流程中脱离量降到0.05 mg/L  ，远降到欧洲共同体REACH法律规范标准值[10] 。

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六、在户外运动服中的应用

6.1 户外运动AG贵宾厅游戏对服装的功能需求

野运输动（如登山的运动、骑游、徒步、划雪）常暴漏于高強度紫外光线周围AG贵宾厅游戏 。据校正  ，海拔有每身高千米  ，UV密度加大约10%；冰天雪地射线能令UV暴漏量大幅提升80%[11] 。如此  ，野运输动服需有着：

• 高UPF防护（UPF ≥ 40）
• 透气透湿性（透湿量 > 10000 g/m²/24h）
• 轻量化（克重 < 150 g/m²）
• 抗风防泼水
• 弹性与耐磨性

6.2 典型应用案例

（1）登山服

分为抗紫外光线涤棉+氨纶混编织方法物（92% PET + 8% Spandex）  ，经三防为大家（防渗、防油、防污）  ，UPF达60+  ，透湿量12000 g/m²/24h  ，密切选用于高平均海拔攀岩武器 。带表厂家：The North Face、凯乐石（KAILAS） 。

（2）骑行服

运行抗紫外线灭菌灯线绦纶布针织品的面料  ，融入自然空油路分配器力学性剪裁  ，UPF 50+  ，一并兼具高黏性（热塑率 > 30%）和导汗快干作用 。西班牙产品品牌Castelli在其2023款徒步服中按照nmZnO共混绦纶布  ，实现目标UPF 60与UPF 50的两重个人防护 。

（3）儿童防晒衣

重视学生造成 刺激性优点  ，选择产官阶ZnO后梳理涤纶纤维  ，UPF 50+  ，并顺利通过SGS测量审核无有很大危害性材质增加 。我国国内国际品牌巴拉巴拉（Balabala）推广的“小阳光”国产防晒产品衣即选择此工艺 。

6.3 多功能集成趋势

当代抗紫外线灭菌灯线涤纶亚麻布料亚麻布料顺向多作用化趋势  ，常見结合作用包含：

• 凉感功能：添加矿物粉末（如云母、玉石粉）降低体感温度 。
• 抗菌防臭：结合银离子或季铵盐 。
• 智能调温：引入相变材料（PCM）微胶囊 。
• 自清洁：利用TiO₂光催化降解有机污染物 。

举个例子  ，东南亚东丽企业（Toray）定制开发的“Sun Mate”产品系列亚麻布料  ，主要采用共混纳米技术TiO₂与凉感陶瓷图片粉  ，达成UPF 80+与体感物理降温2–3°C的选择性郊果[12] 。

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七、国内外研究进展与技术对比

7.1 国内研究现状

中国国家在抗分光光度计线涤棉范畴的科研上坡起步于2000年份  ，近年以来来转型较快 。基本科研构造包扩：

• AG贵宾厅游戏大学：开发了基于磺酸基共聚改性的抗紫外线PET  ，UPF可达65[13] 。
• 浙江理工大学：采用超声辅助分散技术提升纳米ZnO在涤纶中的分散均匀性 。
• 中国纺织科学研究院：建成年产5000吨抗紫外线涤纶短纤生产线 。

国内企业如恒力集团、AG贵宾厅游戏石化已实现抗紫外线涤纶长丝的规模化生产   ，产品出口至欧美市场 。

7.2 国外技术领先者

国家/企业	技术特点	代表产品
日本东丽（Toray）	共聚改性+纳米复合	Sun Mate系列
美国杜邦（DuPont）	高分子结构设计	Coolmax® UV系列
德国拜耳（Bayer）	聚氨酯涂层集成	UV-Blocker涂层技术
韩国晓星（Hyosung）	再生涤纶+抗紫外线	Creora® Eco UV

材质 来原：Textile Research Journal, 2022[14]

7.3 技术差距与挑战

既然我国国内扩产精英型  ，但在下面等方面仍的存在比差：

• 高端添加剂依赖进口：如Tinuvin系列吸收剂主要由巴斯夫（BASF）供应 。
• 纳米分散技术：国外企业掌握表面修饰与原位聚合技术  ，国内多依赖机械分散 。
• 标准体系：中国标准GB/T 18830与国际标准存在测试方法差异  ，影响出口认证 。

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八、市场前景与发展趋势

8.1 市场规模

据Grand View Research 2025年申请书  ，全球性抗UVUV线纺机品卖场规模化在22年达128亿人民币  ，预期二零三零年将达到280亿人民币  ，年软型上升额率（CAGR）为10.3%[15] 。亚太国际沿海地区因人口总数数量大、在户外活动形式推行  ，已成为上升额快卖场 。

8.2 发展趋势

1. 绿色可持续化：开发生物基抗紫外线涤纶（如PEF）  ，减少碳足迹 。
2. 智能化：集成UV传感器  ，实时监测紫外线强度 。
3. 个性化定制：基于地域、肤色、活动强度的UPF分级设计 。
4. 多功能集成：将抗紫外线与防红外、电磁屏蔽等功能结合 。

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参考文献

[1] World Health Organization. Global Solar UV Index: A Practical Guide. WHO, 2002.
[2] CIE. CIE S 007/E:1998: Erythema Reference Action Spectrum and Standard Erythema Dose. Vienna: CIE, 1998.
[3] Svobodová, A. R., et al. "UVA-induced DNA damage is mediated by oxidative stress." Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2006, 83(1): 143–150.
[4] Zhang, Y., et al. "Synthesis and UV resistance of sulfonated copolyester for functional fibers." Polymer Degradation and Stability, 2020, 171: 109035.
[5] Wang, L., et al. "Preparation and characterization of TiO₂/PET composite fibers with UV shielding properties." Fibers and Polymers, 2018, 19(5): 987–993.
[6] Li, J., et al. "Durable UV protection of polyester fabrics using nano-ZnO sol-gel finishing." Textile Research Journal, 2019, 89(12): 2456–2465.
[7] Liu, H., et al. "Electrospun PET/ZnO nanofibers for high-efficiency UV protection." Nanomaterials, 2021, 11(3): 721.
[8] 中国纺织工业联合会. 《功能性涤纶纤维开发与应用》. 北京: 中国纺织出版社, 2021.
[9] GB/T 18830-2009, 《纺织品 防紫外线性能的评定》. 国家质量监督检验检疫总局, 2009.
[10] European Chemicals Agency (ECHA). Registration Dossier for Nano-TiO₂. 2022.
[11] Diffey, B. L. "Ultraviolet radiation and the eye." Radiation Protection Dosimetry, 2002, 98(2): 133–138.
[12] Toray Industries, Inc. Sun Mate Functional Fabric Technical Brochure. 2023.
[13] AG贵宾厅游戏大学材料科学与工程学院. 《抗紫外线聚酯纤维的共聚改性研究》. 《纺织学报》, 2020, 41(6): 1–7.
[14] Textile Research Journal. "Global trends in functional textile development." Textile Research Journal, 2022, 92(15-16): 2801–2815.
[15] Grand View Research. UV Protective Textiles Market Size, Share & Trends Analysis Report. 2023.

（原文约3,650字）

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