光穩(wěn)定劑在戶外用丙綸化纖面料中的應(yīng)用及效果

彭 志

（嘉興墨虹紡織科技有限公司，浙江 嘉興 200043）

戶外用紡織品泛指各類應(yīng)用于戶外的產(chǎn)業(yè)/工業(yè)用織物，常見的有戶外家具、戶外遮陽防護(hù)設(shè)施（如篷傘類產(chǎn)品）。這類紡織品普遍手感厚重，基本要求是必須具有良好的耐光性和耐候性，防止日曬及其他自然因素導(dǎo)致褪色、脆化等老化現(xiàn)象的出現(xiàn)，以延長織物的使用壽命。目前，在環(huán)保綠色產(chǎn)品已經(jīng)成為發(fā)展主流的大環(huán)境下，戶外用織物領(lǐng)域也產(chǎn)生了較大的變化，研發(fā)熱點集中于環(huán)境友好型新型材料的研發(fā)，包括聚乙烯（PE）、丙綸（PP）以及再生滌綸（RPET）等環(huán)保性較好的原料，在戶外織物領(lǐng)域的應(yīng)用中，新成果層出不窮。丙綸紡織織物是以丙烯為原料，經(jīng)聚合、熔體紡絲和紡織加工制得的紡織品。傳統(tǒng)的丙綸耐光性較差，熱穩(wěn)定性也較差，易老化，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，通過在紡絲時加入光穩(wěn)定劑來提高其抗老化性能的技術(shù)不斷發(fā)展和成熟。國內(nèi)企業(yè)目前在這一領(lǐng)域也加大了研發(fā)力度，采用最新的光穩(wěn)定劑（Light stabilizer/photostabilizer）技術(shù)研發(fā)成果，為國內(nèi)戶外紡織行業(yè)趕超國際先進(jìn)水平提供了一個良好的機(jī)會。

本研究對獲得高耐候丙綸化纖及織物的工藝路徑進(jìn)行了探索性研究，針對目前化工市場上幾種成熟的以及最新開發(fā)出的光穩(wěn)定劑對丙綸化纖耐候性的提升效果進(jìn)行了討論總結(jié)。

1 光穩(wěn)定劑的作用機(jī)制

光穩(wěn)定劑是高分子制品（如塑料、橡膠、涂料、合成纖維）的一種添加劑，能屏蔽或吸收紫外線的能量，具有猝滅單線態(tài)氧及將氫過氧化物分解成非活性物質(zhì)等功能，使高分子聚合物在光的輻射下，能排除或降低光化學(xué)反應(yīng)可能性，阻止或延遲光老化過程，從而達(dá)到延長高分子聚合物制品使用壽命的目的[1]。

塑料光穩(wěn)定劑可有效地吸收波長為270～380 nm的紫外光。在使用抗老化技術(shù)對化纖進(jìn)行改性的實踐中，國內(nèi)外獲得了很多進(jìn)展[1]，但和成熟的腈綸類產(chǎn)品相比，在最關(guān)鍵的耐候性指標(biāo)上仍然存在一定的差距，在這一領(lǐng)域獲得突破是在市場上獲得先機(jī)和優(yōu)勢的關(guān)鍵。

目前的討論主要集中于各類抗老化助劑、抗氧劑等協(xié)同效應(yīng)的開發(fā)[2-3]，在不影響化纖可紡性和主要性能指標(biāo)（強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)度等）的前提下，獲得盡可能高的耐曬耐候性[4]。市場中的防老化劑種類繁多，新品層出不窮，一般是通過各種產(chǎn)品的搭配使用來獲得協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到性能的提升以及各類產(chǎn)品的使用和混用效果。

2 實驗數(shù)據(jù)及分析

本實驗對3種應(yīng)用于丙綸戶外面料且實用效果較好的抗老化配方進(jìn)行了討論，為保證測試結(jié)果的可比性，測試用化纖均采用丙綸空變絲（ATY）600D/192F，紅色顏料Clariant 254紅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，耐候改性配方如表1所示。

通過氙燈照射對化纖進(jìn)行耐光色牢度測試，采用標(biāo)準(zhǔn)：（1）國際標(biāo)準(zhǔn)AATCC16耐光測試；（2）國際標(biāo)準(zhǔn)AATCC186耐候測試。

第一步，測試采用同規(guī)格化纖，采用梭織工藝，織造克重200 g/m2（經(jīng)密18/cm，緯密10/cm）平紋面料，同樣做AATCC16耐曬測試和斷裂伸長保持率測試。第二步，為減小測試條件差異引發(fā)的測試結(jié)果偏差，降低氙燈測試方法的局限性，采用表1各配方生產(chǎn)的面料，通過紫外燈照射進(jìn)行老化加速測試（測試標(biāo)準(zhǔn)為AATCC186）。測試結(jié)果如表2所示。

表1 3種耐候改性配方

表2 耐候性測試結(jié)果（AATCC186測試，測試時間1 200 h，采用設(shè)備為QLAB 1006型號）

3 結(jié)論

測試結(jié)果與目前市場上耐候性最好的色織腈綸產(chǎn)品指標(biāo)對比：（1）耐曬色牢度水平AATCC16 2 000 h灰卡4.5級；（2）斷裂強(qiáng)度不低于60%。

目前，產(chǎn)品耐候性指標(biāo)與目前耐候性最好的色織腈綸產(chǎn)品相比，雖然還有一定差距，但是已經(jīng)比較接近，同時，必須考慮以下因素對測試結(jié)果的影響。

（1）不同結(jié)構(gòu)的織物測試樣品，在暴露于相同的光照和氣候條件下，織物結(jié)構(gòu)對測試結(jié)果的影響比較大，即在相同光照測試條件下，結(jié)構(gòu)越緊密的織物，其測試結(jié)果肯定比結(jié)構(gòu)松散的織物測試結(jié)果好。本次測試用的面料結(jié)構(gòu)比較松散，在耐候性/耐光性測試過程中，對測試結(jié)果會有一定的不利影響，如果使織物本身的結(jié)構(gòu)更加緊密，織物戶外使用壽命也會有所延長。

（2）顏料本身的耐光性/耐候性對化纖紡織品的耐光性/耐候性也有較大影響。本次測試用化纖采用的是Clariant 254顏料，本身耐候色牢度只有AATCC16 800 h 3.5級這個水平，使用了光穩(wěn)定劑后，成品面料的耐光性較顏料本身的耐光性已經(jīng)有了較大提升，說明光穩(wěn)定劑提升織物耐光性的效果明顯。另外，提高顏料添加濃度或者采用耐候性更好的顏料，對織物的耐光性測試結(jié)果仍然有較大的影響。

（3）測試中使用的光穩(wěn)定劑添加量并不高，如果增加光穩(wěn)定劑添加比例，那么織物耐光性及耐候性仍會有較大提升。在實驗過程中，化纖的可紡性非常好，說明增加一定比例的光穩(wěn)定劑是可行的，織物的耐候性也會有較大提升。

（4）光穩(wěn)定劑的開發(fā)和應(yīng)用存在巨大的發(fā)展空間。目前，性能較強(qiáng)的光穩(wěn)定劑不斷涌現(xiàn)，加上各類抗氧劑協(xié)同效應(yīng)的研發(fā)，不斷推動著光穩(wěn)定劑性能的增強(qiáng)，說明光穩(wěn)定劑在改善織物耐候性這方面的潛力較大。

受經(jīng)濟(jì)成本和測試時間的制約，本實驗的測試數(shù)量有限，但是結(jié)論很明顯：丙綸織物的耐候/耐光色牢度水平有很大的提升空間，織物工藝機(jī)構(gòu)的改進(jìn)、新型光穩(wěn)定劑以及與抗氧劑協(xié)同效應(yīng)的開發(fā)或者采用耐候性更好的顏料，都可以極大地提升丙綸戶外面料的耐候性。