1引言

太阳光谱中，除可见光外，还有肉眼看不见的紫外光和红外光。紫外光是比可见光波长短的电磁波，约占光谱的6%。“紫外线”的波长范围为200～400nm。紫外线能量大，可穿过人的表皮，它是引起晒伤、皮肤肿瘤及免疫抑制的罪魁祸首，童年时代严重的红斑或晒斑和日后致癌有联系。作用最强，可引起日晒伤、基因突变及肿瘤，但在未到达地面之前，几乎已被臭氧层完全吸收，对人类不会造成伤害。一般来说，适当的紫外线对人体是有益的，它能促进维生素D的合成，对佝偻病有抑制作用，并具有消毒杀菌作用。但近年来，由于人类生产和生活大量地排放氟里昂之类的氯氟化烃化合物，使地球的保护伞即大气层日益遭到破坏，特别是在地球两极及我国青藏高原上空出现了臭氧空洞，地球的保护圈即臭氧层变薄变稀，到达地面的紫外线辐射量增多，因过度的紫外线照射引起的疾病越来越多。一般情况下，人体皮肤所能接受紫外线的安全辐射量每天应在20KJ／m2以内，而紫外线到达地面的辐射量阴天时约40～60KJ／m2，晴天时约80～100KJ／m2，炎夏烈日时可达100～200KJ／m2，普通衣料对紫外线的遮蔽率一般在50%左右，远远达不到防护要求。另外，长期的紫外线照射也会引起纺织品的褪色与老化。因此，对纺织品进行抗紫外线整理已是刻不容缓。

光照射到物体上时，一部分被物体表面反射，部分被物体吸收，其他的则透过物体。具有紫外线防护功能的纤维及制品，当紫外光照射时，除其中的一部分从纤维织物上的孔隙透过外(其透过量视织物的组织和厚度等不同)，其他的不是被紫外线防护剂反射，就是选择性吸收紫外线并将其能量转换成热能或低能面释放，以达到将紫外线遮断的目的。严格地讲，能将紫外线反射的物质叫紫外线屏蔽剂，对紫外线有强烈选择性吸收并能进行能量转换而减少它的透过量的物质叫紫外线吸收剂。它们从不同的途径提高了纤维及纺织品的紫外线防护功能。

织物防紫外线的能力，除了取决于防紫外整理外，还取决于织物本身的屏蔽紫外线能力。织物通常具有比较复杂的表面，它们除了吸收光之外，还有散射和反射光线的作用。而散射和反射作用则因单纤维表面形态、织物组织规格和色泽深浅等差异而有显著的变化。因此，研究纺织品防紫外线辐射性能时，要综合考虑各种因素。

纺织品是一种复杂的结构体系，它由不同的纤维材料组成，同时又具备不同的结构特点，因此对不同的紫外线，既可以吸收又能发生漫反射，从而降低紫外线的透过率。影响纺织品吸收或漫反射紫外线的因素很多，主要有以下几种：纤维种类、织物结构、染料、后整理、湿度。

2 抗紫外线机理

从光学原理上讲，当光射到物体上，有一部分在表面上反射，一部分被物体吸收，其余的则透过物体，在一般情况下，透过率+反射率+吸收率＝100%．因此，反射率和吸收率增大，透过率就减少，对紫外线的防护性就越好。抗紫外线加工的原理就是利用紫外线屏蔽剂对纤维或织物进行处理，当光辐射到织物上时，一小部分通过织物上的间隙透过织物，绝大部分则被紫外线屏蔽剂反射或选择性吸收并将其能量转换成低能而释放，从而将紫外线遮断，因此纺织品对紫外线的防护机理分为反射和吸收两种。未整理普通纤维主要通过吸收对紫外线起到阻隔作用，而抗紫外线整理主要通过屏蔽剂来增强纺织品吸收或反射紫外线的能力。

使用的紫外线屏蔽剂的种类不同，其作用机理也不同。无机紫外线屏蔽剂主要是利用某些无机物质对入射波长具有良好的折射、反射、散射性能来达到防护紫外线的目的，与有机紫外线屏蔽剂相比，整个过程无能量的转换发生。不同的无机物对不同波段紫外线的有效反射能力也有所不同。

有机紫外线屏蔽剂分子结构上大多有连接于芳香族衍生物上的吸收波长小于400nm的发色基团(如C=N，N=N，N=0，C=0等)和助色基团(如-NH2，-OH，-S03H，-C00 等)，它们能强烈地、选择性地吸收高能量的紫外线，发生光物理过程和／或光化学反应，将紫外线能量转化为其他的能量形式而起到防紫外线的作用。一般当紫外线屏蔽剂受紫外光作用，吸收紫外线能量后，分子中产生电子迁移，基态S0激发成最低激发单线态S1或更高激发的单线态S2，被激发的分子又可能通过发射荧光回到基态或内部先过渡到三线态T1，然后释放出磷光回到基态或将能量以热能的形式传递给其他分子而回到基态。这样一来就将吸收的能量以无害的热能或无害的波长较长的低辐射能量释放出来，而本身结构不发生变化，从而避免损害皮肤和防止高分子聚合物因吸收紫外线能量而发生分解。

3抗紫外整理剂的种类

常用的抗紫外线整理剂分无机和有机两大类。

（一）无机类抗紫外线整理剂

常用的抗紫外线整理剂大多是金属、金属氧化物及其盐类，也称紫外线屏蔽剂。典型的如Ti02、ZnO、Al2O3、高岭土、滑石粉、炭黑、氧化铁、氧化亚铅和CaCO3等。这些具有紫外线屏蔽功能的无机物材料，具有无毒、无味、无刺激性、热稳定性好、不分解、不挥发、紫外线屏蔽性好等性能，是高效安全的紫外线防护剂。在310～370nm波长区，对紫外线的反射或防护效果，以氧化锌和氧化亚铅屏蔽效果为好，二氧化钛和高岭土也有一定作用。SiO2对波长400nm以下的紫外线反射率高达95%。虽然碳黑也是一种有效的紫外线散射剂，但它不仅散射紫外线，连可见光也完全遮断了，所以只有在遮光涂层时才用，除特殊紫外线外，无机类紫外线屏蔽剂一般是不具色泽的微粒子。

目前最常用的无机类紫外线屏蔽剂是氧化锌粒子，因它除了具有良好紫外线屏蔽作用外，还具有抑制细菌和真菌等繁殖和防臭的功能。无机类紫外线屏蔽剂粉末的细度直接影响着加工的难易和抗紫外线纺织品的防护效果以及耐用性。当将这些材料做成纳米粉体，微粒的尺寸与光波波长相当或更小时，小尺寸效应导致光屏蔽显著增强。近年来，纳米技术被用于无机类紫外线遮蔽剂的生产，利用纳米粉体的量子尺寸效应，使其对某种波长的光吸收带有“蓝移现象”，当这些材料制成超细粉体时（一般称微米级陶瓷粉体，如能达纳米级更好〕，由于粉体的比表面积极大，表面能很高，具有很高的化学活性，导致光吸收等方面性能显著增强，当其掺入化纤高分子聚合物中，或通过染整或涂层，就会使织物的防紫外线功能大大加强。

材料粒径对光散射和遮盖力有较大的影响，当粒径与光波长相比极大时，粒子的遮盖效果与粒子截面成反比，粒径越小，光的遮盖面积越大；当粒径与光波相比极小时，光散射系数降低，遮盖力降低；当粒径与光波长同级时，粒径为光波长一半左右时，光散射最大。关于最佳粒径的计算公式很多，不同的研究者采用的计算公式不同，结果也有差异。一般认为Ti02粒径在0.05～0.12µm时，吸收效率最大(即透过率最小)，也就是说纳米微粒的粒径不是越小越好。纳米ZnO(其粒径一般为0.005～0.015µm，医药和化妆品用为0.01～0.02µm)比锐钛型和金红石型的Ti02屏蔽紫外线范围更宽些。因此紫外线反射剂若用于高质量的屏蔽纤维或织物后整理时，需先制成纳米级超细粒子（粉末或分散液），并要求降低粒子的表面活性，提高其在纤维中的分散性等，技术比较复杂。

纳米无机微粒除了能对紫外线产生屏蔽作用外，还能够屏蔽阳光中的可见光和近红外线。当阳光照射到人体上后，人会感受到发热，这是由于阳光中的红外线作用的结果。当衣服不能遮蔽太阳光时，人体就会感受热，特别是在夏天。纳米微粒不仅对紫外线产生屏蔽，同时也能屏蔽400～900µm波长的太阳光。所以纳米材料还具有遮热功能。

（二）有机类抗紫外线整理剂

也称紫外线吸收剂，主要是吸收紫外线并进行能量转换，将紫外线变成低能量的热能或波长较短的电磁波，从而达到防紫外辐射的目的。理想的紫外线吸收剂大多具有共轭结构和氢键，吸收紫外线后能转化成热能、荧光、磷光，同时产生氢键成互变异构，如下式所示：

紫外线吸收剂品种较多。

常用紫外线吸收剂的第一代产品有水杨酸酯类化合物、金属离子螯合物、薄荷酯类、苯并三唑类和二苯甲酮类等。这些紫外线吸收剂不易固着，很易扩散。第二代吸收剂包括瑞士汽巴嘉基公司开发的O-羟基苯-二苯基三唑的衍生物，属阳离子型，可用于高温染色、轧染、印花等，有优良的升华牢度和热固着性能。瑞士科莱恩公司开发的Rayosan系列可与纤维素纤维上的羟基和聚酰胺上的氨基发生反应，不改变织物外观、手感、透气性，也有耐光和耐水洗牢度。汽巴公司近来开发的新的紫外线吸收剂Cibatex UOF，用于纤维素和尼龙及其混纺交织品，具有防紫外线功能，该产品可与直接染料、活性染料同浴使用，处理后的织物在60℃下洗涤多次不会减弱效果，而且不会影响耐光牢度，对色泽、白度和手感几乎没有影响。

有机类紫外线屏蔽剂具体分类如下：

（1）苯酮类化合物

此类化合物有：2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-5-氯二苯甲酮等。可用于纤维素、聚酯、聚酰胺、聚丙烯等纤维。能吸收280～400nm的紫外线，对280nm以下紫外线吸收较少，有时易泛黄，价格较贵，应用较少。不过由于具有多个羟基，对一些纤维有较好的吸附能力。BASF的UV-9、美国ACY的 UV-531、美国GAF的 M-40属于此类产品。如:

（2-羟基-4-正辛氧基-二苯甲酮）

（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）

（2）苯并三唑类

苯并三唑类对紫外线的吸收范围较广，可吸收波长为300～400nm的光，屏蔽紫外线效果好，而对400nm以上的可见光几乎不吸收，因此制品不会泛色。是目前应用较多的一类化合物。但是它没有反应性基团，活性不高，处理时要吸附于纤维表面才能达到紫外线吸收和屏蔽效果。它的分子结构和分散染料很近似，可以采用高温高压法处理并被涤纶纤维吸附，对涤纶有较高的分配系数。一些水溶性的这类化合物适用于锦纶、羊毛、蚕丝和棉织物，但需在分子中接上适当数量的磺酸基。瑞土汽巴的紫外线吸收剂UV-P、UV-236、UV-237就属于这类产品。如：

[2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑]

（3）水杨酸类化合物

水杨酸酯类紫外线屏蔽剂能大量吸收UV-B，仅吸收少量UV-A紫外线，而且吸收波长分布于短波长一侧，应用较少。

水杨酸酯在分子中也有内在氢键。这类紫外线吸收剂对紫外线吸收的能力在开始时很低，而且吸收的范围极窄(小于340nm)，但经紫外线照射一定时间后，对其吸收逐渐增大，直到最大吸收，这是由于其在紫外线照射下发生分子重排．形成了紫外线吸收能力强的二苯甲酮结构，从而强化其紫外线吸收作用。美国DOW的紫外线吸收剂TBS，国产紫外线吸收剂BAD等属于这类产品。如：

（水杨酸对辛基苯基酯）

（水杨酸-4-叔丁基苯基酯）

（4）有机镍聚合物

有机镍聚合物也可作为紫外线吸收剂，它与一般的紫外线吸收剂的作用机理不同，前几种都是通过分子本身结构变化(光化学反应)来消散能量，而有机镍聚合物则通过分子间的能量转移(光物理过程)来消散能量。当紫外线照射到有机镍聚合物上时，与高分子聚合物被激发成为激发态的分子作用，使激发态回到基态，把紫外线能量转化为低能量的光谱散发，而不致使其破坏，从而保护高分子不被破坏。

常用这类化合物作为螯合物使用，对部分纤维织物在一定条件下能形成螯合物络合体，有屏蔽功能，它主要的目的往往是提高染色的耐光牢度，但往往离子有颜色，使用有局限性。如：

[双(3,5-二叔丁基-4-羟基)苄基磷酸单乙酯]

(N,N-二正丁基二硫代氨基甲酸镍)

（5）三嗪类

瑞士科莱恩公司发明了一种新型的1，3，5－均三嗪类化合物，非常适合用作织物的紫外线吸收整理剂（主要在UVB和UVC区域发生吸收，在UVA区域几乎不吸收），它在显著提高整理后织物SPF值的同时，还赋予织物防污性能。但是用这类化合物进行处理的织物会对阴离子染料发生抗拒作用。这类化合物能通过与纤维上的羟基和氨基反应而使纤维获得持久的抗日晒和防污性能。处理纤维的方法与活性染料上染纤维的方法相似，能与活性染料染色同时进行。

三嗪类紫外线吸收剂对280～380nm的紫外光有较高的吸收能力。较苯并三唑类稳定剂吸收能力强，是一类高效的吸收型光稳定剂，它是2-羟基苯基三嗪衍生物，在邻位上含有羟基，其通式如下：

R=H，烷基，4一羟基，4-烷氧基．4一烯链的酯基

这类化合物吸收紫外线效果与邻羟基的个数有关，邻羟基个数越多，吸收紫外线的能力越强。引入不同取代基，能降低均三嗪环的碱性，但提高了化合物的耐光坚牢性及与树脂的相容性，其效果优于常用的紫外线吸收剂UV-9、UV-531、UV-327。其缺点是与高聚物的相容性差，而且还会使施加物着色。

（6）取代丙烯腈类

此类紫外线吸收剂的代表式为：

R 为H，CH3O基，X，Y为羧酸酯或-C≡N，基Z为H，CnH2n+1 ，芳基

此类紫外线吸收剂能吸收310～320nm的紫外线，但吸收率较低。具有良好的化学稳定性和与高聚物的相容性，其典型品种为N-539和N-35。

N-35的分子结构式为：

N-53强烈吸收波长为270～350nm的紫外线，它适用于聚氯乙烯、缩醛树脂、聚烯烃、环氧树脂、聚酰胺、丙烯酸树脂、聚氨酯、脲醛树脂和硝酸纤维素等，尤其适用于聚氯乙烯制品。耐碱性好，溶于甲苯、甲乙酮、醋酸乙酯等，微溶于乙醇、甲醇，不溶于水。用量一般为0.1～0.5%。

4 抗紫外线纺织品生产

由于紫外线屏蔽剂几乎不溶于水，如把屏蔽剂溶于非水溶剂中进行整理加工，不仅操作不便而且污染环境，一般大多采用对紫外线屏蔽剂进行乳化处理，使屏蔽剂均匀分散于水相中，并能较稳定保持紫外线屏蔽作用；或通过改变紫外线屏蔽剂分子结构，从而赋予屏蔽剂以水溶性，但由于母体分子结构小，影响了整理剂牢度，提高了成本。

加工抗紫外线纺织品时，有机遮蔽剂和无机遮蔽剂可以单独使用，也可以两者配合使用。不同的有机遮蔽剂，其吸收紫外线的波段不同。这主要由有机化合物的结构所决定，如2，2-二羟基-4甲氧基二苯甲酮对紫外线的最大吸收域在260～380nm，丙三基-P-氨基苯甲酸酯对紫外线的最大吸收域在264～315nm。所以，实际生产加工中，经常是两类遮蔽剂配合使用。

由于紫外线屏蔽剂大多对棉、麻等天然纤维缺乏亲和力，因此不能用吸尽法，而采用与树脂（或粘合剂）同浴，将屏蔽剂固着在织物（纤维）表面。浸轧液由紫外线屏蔽剂、树脂、柔软剂等组成。但经烘干和/或热处理后，织物上孔眼易被树脂（粘合剂）所覆盖，会影响整理织物的风格、吸水性和透气性。如果遮蔽剂分子能与纤维大分子或交联剂反应，可采用浸渍法。

用紫外线遮蔽剂通过浸渍或涂层的加工方法属于纺织品后整理的加工范畴，将遮蔽剂与纺织纤维进行牢固结合是这一技术的关键。选择浸渍还是涂层，主要取决于现有设备情况以及加工对象的特点和产品的用途。浸渍可以在染色设备上实施，涂层可以在涂层机或圆网印花机上实施。浸渍加工对产品的手感影响不大，涂层加工可能会影响产品的手感及原有的风格。

织物抗紫外线整理工艺与织物种类和最终用途有关。如作为服装面料，夏季穿着的对柔软性和舒适性要求高，以采用吸尽法或浸轧法施加紫外线吸收剂为好；如作为装饰、家用或产业用纺织品，则强调其功能性要求，可选用涂层法；对于混纺织物的抗紫外线整理，从技术角度来说，还是以吸尽法和浸轧法为好，因为这种工艺对纤维性能、织物风格、吸湿（水）性和强力影响较小，同时还可与其他功能性整理同浴进行，如抗菌防臭、亲水、防皱整理等。

（一）表面涂层技术

在涂层剂中加入适量紫外线屏蔽剂，藉涂布器在织物表面进行精密细涂层，然后经烘干及必要的热处理，在织物表面形成一层薄膜以达到抗紫外防晒功能。此法虽使耐洗牢度及手感受到影响，但对纤维种类的适用性广，处理成本低，对应用技术和设备要求并不高，简单易行。涂层使用的紫外线屏蔽剂，大多是一些高折射的无机化合物，它们吸收紫外线的效果与其颗粒大小有关，添加剂的浓度及涂层厚度对其防护效果有显著影响。

国外用涂层法对织物进行紫外线屏蔽整理的产品已进入开发高峰阶段，许多著名的公司已进行了大量的工作，且不断有产品问世并推向市场，如日本钟纺的NAVI-UV产品，尼契卡公司的Sung*and，大和纺织的Lentze和仓敷公司的Miroer等。

（二）浸渍加工法

（1）染色同浴法加工

涤纶用紫外吸收剂分散液中的紫外吸收剂具有疏水性，对涤纶纤维有一定的亲和力，因而可采用涤纶的高温高压染色工艺，与分散染料染色同浴进行。如：

染浴组成：分散染料x%、分散剂3g／L、硫酸铵3g/L、紫外吸收剂分散液2~4%。

工艺流程：60℃始染，以2℃／min的升温速度升温至130℃保温60min降温，还原清洗，水洗，烘干，拉幅定型。

（2）单独吸尽法加工

水溶性的紫外吸收剂由于带有磺酸基，故可与酸性染料、金属络合染料等阴离子型染料一起同浴用于羊毛、蚕丝和锦纶的染色。在pH值小于纤维等电点的情况下，紫外吸收剂和阴离子型染料均能依靠静电引力而吸附与纤维上；也可在练漂和染色后，用紫外吸收剂单独进行浸渍法处理。例如：

处理液组成：Albegal FFA 0.5g/L；Albegal A 0.5%；Gibafast W 3～4%。用酸调节pH至3.5～4.0，浴比 1：10～1：20。

工艺流程：40℃加料，以1～3℃/min的升温速度升温至80℃处理30min.

该方法对涤纶织物不太适合，因为涤纶织物在练漂和染色后，再另外用紫外吸收剂分散液高温高压处理法让紫外吸收剂在涤纶纤维上吸着，成本较高。

（三）印花法

为了提高印花织物的耐光牢度，有时也可将紫外吸收剂加入到印花色糊中，与染料同浆印花。由于汽车内装饰织物对耐光牢度的要求很高，故国外在其织物印花时多将紫外吸收剂与高耐光染料同浆印花。

（四）轧-烘-焙法

轧-烘-焙法对各种织物均适用。水溶性的紫外吸收剂能在亲水性纤维上发生吸着，不溶性的紫外吸收剂分散液中的紫外吸收剂也能在高温下在疏水性纤维上发生吸着，其机理类似于分散染料的热熔染色。分散液中的无机散射剂除能在纤维上有一定量的吸附外，还能依靠添加的粘合剂粘合在织物上。如日本住友公司的氧化锌超微粒子在涤纶织物上的应用举例：ZE-110或ZE-113分散液5～15%(含粘合剂)，浸轧(轧液率50～60%)→烘干(100℃×2min)→焙烘(160℃×2min或180×1min)。

（五）微胶囊整理

将紫外线吸收剂用微胶囊技术制成微胶囊，其囊衣以高分子聚合物，如苯乙烯、丙烯酸酯为佳，采用边聚合边微胶囊的方法制成微胶囊。将紫外线吸收剂包于囊芯，然后用粘合剂及交联剂将微胶囊固着在织物上，可制成紫外线屏蔽率达85%以上的纺织品，微胶囊可以缓释紫外线吸收剂，从而达到长效防紫外的目的。

5 织物抗紫外线性能评价

织物抗紫外线性能的测量有许多标准，如澳大利亚和新西兰的AS／NZS4399，我国的GB／T18830—2002，美国的AATCC183—1998、ASTM草案D13.65，英国的BS7914—1998、BS7949—1999以及PrENI3758等均是近几年制定的标准。

早在1990年，澳大利亚就提出了太阳镜紫外线防护标准，1993年澳大利亚和新西兰提出了防晒霜的相关标准。我国在1997年制定了织物抗紫外线测试方法GB／T17032—1997。1997年德国的霍恩斯坦研究所提出UV 801标准，以评估纺织品的抗紫外线性能，授予合格的纺织品以防紫外线辐射标签。美国和英国也相继于1998年提出类似方法标准[1,3]。

紫外反射率越大或紫外透过率越小，表明织物隔断紫外线效果越好。紫外反射率反映抗紫外效果受客观因素影响较大，如被测物表面光洁程度对反射率的影响等。而且从考虑隔断紫外线透过能力的角度分析，紫外透过率比紫外反射率对抗紫外效果的衡量更具说服力。

测反射率通常用积分球法。测透过率可用紫外分光光度计等。

紫外线透过率

1.标准检测方法

我国标准GB／T 170321997《织物紫外线透过率的试验方法》，适用于各类织物。

1、基本原理：采用辐射波长为中波段紫外线（其中主峰波长为297nm）的紫外光源及相应紫外接受传感器，将被测试样置于两者之间，分别测试有试样及无试样时紫外光的辐射强度，计算试样阻断紫外光的能力。

2、仪器：

①紫外光源:主峰波长297nm，辐射强度≥60W／m2。

②紫外传感器：响应波长范围为290～320nm，检测量程为0～300W／m2。

3、试样准备：试样数量及尺寸应满足指标计算与仪器的要求，试样可不进行裁剪；如需裁剪，试样直径应大于20mm。

4、实验步骤：

①仪器预热30min以上，调零。

②在无试样时，将紫外传感器置于紫外辐射区，并调整仪器量程旋钮，使读数在表头范围内，测试紫外辐射强度I0。

③避开织物边沿10cm以上为试样，将织物试样置于仪器上（紫外光源与传感器之间），调整量程旋钮，测试有试样时紫外透过辐射强度I1。

④重复步骤③，保证测试随机地在织物不同位置上进行，试验次数不少于10次。

5、计算：

①紫外线透过率T（%），指有试样时透过的紫外线辐射强度与无试样时透过的紫外线辐射强度之比。

T=    ×100％

式中：I0—无试样遮盖时紫外线辐射强度；

     I1—有试样遮盖时紫外线透过辐射强度。

②计算紫外线透过率的平均值及变异系数。

③最终结果计算值的数值修约按GB 8170的规则进行。

2.其它测试方法

除标准外，用于紫外线防护效果的测试方法还有很多，主要的方法有以下几种：

1.紫外线分光光度计法

分光光度计法是采用紫外分光光度计作为辐射源，产生一定波长范围(280～400nm)的紫外线，照射到织物上，然后用积分球收集透过织物的各个方向上的辐射通量，计算紫外线透射比。紫外线透射比越小，表明织物阻隔紫外线效果越好。分光光度计法可检测各个不同波长下的透射比，是目前国际上较流行和通用的测定方法。虽然国际上尚无统一的测试标准，但澳大利亚、新西兰、英国、美国、欧盟等均采用分光光度计法。

（1）UVR波长区域平均法

即通过紫外线分光光度计测定紫外线波长区域内试样紫外线透过率的平均值，后求出遮蔽率。

遮蔽率＝(1一透过率)×100%

（2）UVR特定波长平均法

即通过紫外线分光光度计测定试样在若干有代表的特定波长内的紫外线透过率。然后计算出上述测定值的平均透过率，再求出遮蔽率。

所以整理效果既可采用整理品的遮蔽率和末整理品的遮蔽率之差表示，也可用透过率的减少率表示。

透过率的减少率＝(B-C)／B×100%

式中，B为末整理品的紫外线透过率(%)，C为整理品的紫外线透过率(%)。

用紫外线分光光度计或者紫外线强度计测定各种抗紫外线试样的分光透过率曲线，可以判断各波长的透过率，并可用面积比求出某一紫外线区域的平均透过率，评价防护效果。该方法精度较高，因此，在研究过程中较多采用分光光度计来测试。该法也有不完善之处，因为大多数织物呈半透明状，表面凹凸不平，因此光在织物中透过情况较复杂。除部分光被吸收外，还有光的折散和反射。折射、反射量与单纤维的表面形态、织物组织结构和厚度密切相关，因而测出的透过率偏低。

2.积分球法

积分球是一种在光度学测量中常用的仪器。它的构造简单，一般是一个内壁均匀喷涂高反射率漫射材料(如聚四氟乙烯、硫酸钡等)，并内置多个小体积光源的球形腔体和一些附件。

3.紫外线强度累计法

利用紫外光(UV)照射放在紫外线强度累计仪上的织物，按给定时间照射，测定通过织物的紫外线累计量，然后进行计算。通过织物的紫外线累计量越小越好。

因为紫外线少时延长测定时间和紫外线多时缩短测量时间，其结果累计量几乎相同，这就是紫外线强度的累计性。

将被测试样放在紫外灯和紫外线累计仪器之间，对被测试样按给定时间进行照射，测定紫外线通过试样的紫外线累计量Qs(J／cm2)。同时在未放试样的情况下，测定相同给定时间内紫外灯的照射累计量Qk(J／cm2)。则：

UVR透过率＝Qs／Qk×100%

其中所谓的累计并不是指时间上的累计，而是指波段上的累计。即：

通过试样的光累计量Qs＝ΣTλ×Δλ

照射累计量Qk＝ΣΔλ

其中，Tλ为波长为λ时的光透过率。

4.照度计法

用紫外灯为光源，照度计加装透紫外线玻璃，分别测定通过试样的累计量Qs和未放试样的情况下的照射累计量Qk，透过率按以下公式计算：透过率=(Qs／Qk)xlO0%。其中所谓的累计并不是指时间上的累计，而是指在波段上的累计。

5.褪色法

将试样覆盖于耐晒牢度标淮卡上，距试样50cm处，用紫外灯照射，测定耐晒牢度标准卡到1级变色时的时间。所用时间越长，则遮蔽效果越好。但该方法无法确定纺织品通过抗紫外线整理加工后所获得的防护效果。因为除了遮蔽剂会对紫外线产生遮蔽作用外，其它诸如纤维种类、面料颜色以及厚度等都会对紫外线的穿透产生影响。

显色物不同，具体评价方法也不同。下面列出了两种不同显色物对抗紫外效果的评价方法。

（1）光敏色布

利用光敏染料染色的基布，放在标准紫外光光源下，上面覆盖待测织物，开启光源，光照一定时问后，然后观察覆盖物下面光敏染料染色基布的颜色变化情况，颜色变化越小，说明待测织物阻隔紫外线的效果越好。光敏色布可由光敏性可溶性还原染料染色制成。

评价方法：颜色由浅至深，抗紫外效果由好至差。

（2）重氮感光纸或利用感光活性

将同样的紫外线灯光透过一对织物试样而照射在涂有重氮材料的感光纸上。紫外光照射量不同，感光纸曝光后定影。显示出深浅不同的颜色，与标准的蓝色标准相比较，就可以判定织物紫外线遮蔽性能的高低，颜色由浅至深，抗紫外效果由差至好。

6.皮肤直接照射法

在同一皮肤相近部位，以一块或几块织物覆盖皮肤，用紫外线直接照射，记录和比较出现红斑的时间，并进行评定。这类方法应属于主观测试，其优点是快速、简便、面广、量大，但所得结果受主观因素影响，人员间存在系统偏差，并且对人体有害。这种方法也有不完善之处，如地理条件(纬度和海拔不同)、气温和湿度对实验结果有影响；紫外线辐射的强度、稳定性、重现性和时间延续性等均难以掌握，甚至无法控制，所以目前大多采用人工模拟光源。此外，照射条件(如照射率、照射时间和部位及大小等)、试样(如厚度等)、实验者皮肤种类(如对紫外线过敏程度等)等差异也会对结果产生一定的影响。

评价防紫外线性能的指标

评价纺织品抗紫外线效果的指标有多种，现分别叙述如下：

（一）紫外线透射比

紫外线透射比(又称为透过率、光传播率)是指有试样时的uV透射辐射通量与无试样时的uV透射辐射通量之比。也有人描述为透射织物的紫外通量与入射到织物上紫外通量之比，通常分为长波紫外线UVA和中波紫外线UVB透射比。透射比越小越好。它以数据表或光谱曲线图的形式给出，一般情况下给出的透过率波长间隔为5nm或10nm。可用下列公式求得UVA和UVB下的透射比：

式中： ——织物在315—380nm区域内的透射比；

       ——织物在280—315nm区域内的透射比；

       
       ——相对红斑量光谱影响力；

   
       ——太阳光谱辐射度／( )；

       ——波长间隔。

使用透射比不但能直观地比较织物防紫外线性能的优劣，并且还可用公式计算，以评价织物的紫外透射比是否低于允许紫外透射比，从而判断在特定的条件下，织物是否可以避免紫外线对皮肤的伤害。

（二）紫外线遮挡率

紫外线遮挡率(又称阻断率、遮蔽率、屏蔽率)的计算公式为：遮挡率=1-透射比。用遮挡率来评价抗紫外性能更直观，更易被消费者所接受。日本提出了紫外线遮挡率与紫外线透过量减少率相结合的标准。紫外线透过量减少率等于传统织物透过量与防紫外线织物的差值与传统织物透过量的百分比。日本提出的标准是，织物首先要满足紫外线透过量减少率达到50%的要求，然后再根据绝对遮蔽率划分等级。一般分为A、B、C等三种级别。遮蔽率在90％以上者为A级，遮蔽率在80～90%者为B级，遮蔽率在50～80%者为C级。从遮挡率的计算公式可以看出，紫外线透射比和紫外线遮挡率，是从两个不同的角度进行描述的，但实质是相同的。

（三）防晒因子(SPF)和紫外防护因子(UPF)

其中SPF(Sun Protection Factor)用于化妆品行业，UPF(UV Protection Factor)用于纺织行业。紫外线辐射防护因数UPF也称为紫外线遮挡因数或抗紫外指数，它是衡量织物抗紫外性能的一个重要参数。UPF值是指某防护品被采用后，紫外辐射使皮肤达到某一损伤(如红斑、眼损伤、甚至致癌等)的临界剂量所需时间阈值，与不用防护品时达到同样伤害程度的时间阈值之比，换句话说，是皮肤在使用纺织品前后可接受紫外线辐射量之比。即在一定的辐射强度下，皮肤在使用纺织品后可延长辐射时间的倍数。比如在正常情况下裸露皮肤可接受某一强度紫外线辐射量为20min，则使用UPF为5的纺织品后，可在该强度紫外线下暴晒100min。根据着眼点不同，以及人体皮肤的差异，从理论上讲，某一防护品将有许多UPF值，但一般常以致红斑的UPF值作为代表。另外，紫外辐射的强度、稳定性、再现性和时间延续性，均难以掌握，所以目前大多采用人工模拟光源。UPF的定义与测试，同样是建立在织物紫外光谱透过率的测试基础上的。

测算SPF〔UPF)值的方法，可采用下式：

式中λ—光波波长(nm)；

E(λ)—紫外辐射在各波长段的强度；

E(λ)﹒e(λ)表征在不加入防护措施时，紫外辐射在各波长段直接损害人体的强度密度值。

T(λ)—紫外辐射在某波段的透过率(吸收率、透过率和反射率之和可视为1)

1995年改为以下公式：

S(λ)—相当于e(λ)

或采用下列公式：

式中： ——试样的光谱透射比；

     
       ——相对红斑量光谱影响力(效应)

       ——太阳光谱辐射度／( )；

       ——波长间隔。

以色列Ramat—Gan的Schenkar学院提出了一种简单、快速的测试纺织品防紫外线性能的方法。该方法使用辐射测试仪来测量试样在UVB(280—315nm)和UVA(315—400nm)波谱内的平均光传播量，以确定织物的防紫外线性能。经过推导，下面的简化公式可计算UPF值：

UPF ：5．374／(4．705T8+1．025TA)Es]

上式 、 分别为试样在UVB和UVA波谱内的平均光传播量，可用辐射测试仪较方便地测量。

UPF是目前国外采用较多的评价织物防紫外线性能的指标。UPF值越高，织物的抗紫外性能越强。由于没有引入使用条件的限制，可以用UPF来评价不同织物防紫外性能的高低。严格按照标准要求来测定织物的紫外防护因数UPF，需要非常昂贵的仪器和专业测试人员，因此相应的测试费用也相当高。这也是该方法在实际应用和科学研究中无法普及的一个重要原因。

UPF的数值及防护等级见表7-3。

表7-3 UPF的数值及防护等级关系

UPF的范围        防护分类        紫外线透过率（%）        UPF等级

15～24        较好防护        6．7～4．2        15，20

25～39        非常好的防护        4．1～2．6        25，30，35

40～50，50+        非常优异的防护        ≦2.5        40，45，50，50+

 

近几年紫外线透过率测试仪发展很快。美国仪器制造商制造的UV-1000F紫外线透过率测试仪能够快速精确测定织物的紫外线透过率，只需几秒钟，并且不受荧光增白剂的影响。澳大利亚制造的UPF织物实验仪能够快速而准确地测量织物样品的光谱传导率，自动将数据转换成UPF值，测量时间只需5s。

（四）穿透率

穿透率是UPF值的倒数。在国家标准中将UPF值与UVA透射比一起作为评价防紫外线性能的指标，规定为UPF值大于30，UVA透射比不大于5%。而由澳大利亚国家辐射实验室出具的织物检测报告中提出，当织物的UPF值为5O+时，该产品才有资格作抗紫外线的广告宣传。

（五）紫外线反射率

紫外线反射率越大，表明织物隔断紫外线效果愈好。用紫外反射率反映抗紫外效果，受客观因素影响较大，如被测物表面光洁度对反射率的影响等。所以，此指标应用不多，但对于经过防紫外线处理织物和未经防紫外线处理织物进行对比测量，其数据仍有一定的意义。

（六）A、B波段织物平均透射率的对数

可以分别用UVA、UVB波段布料平均透射率的对数来表征其抗紫外线能力。其理由为：(1)用两参数替代透射率曲线更为方便；(2)UVA、UVB两波段防护目的和数量级不同，故分开表示；(3)取对数，抗紫外线能力愈强，其绝对值愈大，符合人们的习惯，应用此参数有一定的意义。