香云紗真絲織物抗紫外線性能研究進展

摘要： 香云紗作為國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，是世界紡織品中唯一用純植物染料染色的絲綢面料，具有天然環(huán)保、挺括順滑、抗菌除臭、防曬防水等優(yōu)勢，被譽為“軟黃金”?，F(xiàn)階段由于臭氧層的嚴重破壞，對人類健康及其他方面產(chǎn)生重要威脅，織物抗紫外線性能研究逐漸成為紡織品行業(yè)的重要方向。相比于普通真絲織物，香云紗由于特殊染整工藝，具有優(yōu)異的紫外線防護性能。但該染整過程較為傳統(tǒng)，實際生產(chǎn)具有較大限制，行業(yè)產(chǎn)業(yè)化率低?；诖宋恼戮C述了香云紗特殊染整工藝及其抗紫外線性能、其他真絲織物抗紫外線研究等內(nèi)容，總結(jié)了香云紗抗紫外線染整過程存在的問題與改進方向，并對其發(fā)展趨勢進行了展望，以指導(dǎo)實際生產(chǎn)應(yīng)用，為未來香云紗產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新及性能改善提供借鑒，提升產(chǎn)品服用性能，推動行業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 香云紗;國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn);真絲織物;抗紫外線改性處理;綠色低碳;多功能性絲綢

中圖分類號： TS101.923 文獻標志碼： A

近年來，由于臭氧層被破壞，到達地面的紫外線輻射大幅度增加。紫外線輻射（Ultraviolet radiation，UVR）中，長波紫外線（Ultraviolet A，UVA）和中波紫外線（Ultraviolet B，UVB）的穿透力較強，過度的紫外線輻射會對人類社會造成威脅［1］，還會影響動植物的成長，加速日用材料的老化降解等。隨著綠色環(huán)保［2］、原生態(tài)［3］與新中式浪潮［4］的興起，加上中國“雙碳”目標的提出［5］，香云紗作為世界紡織品中唯一用純植物染料染色的絲綢面料，逐漸走進大眾視野。它涼爽宜人、輕薄柔軟、遇水快干、對皮膚具有保健作用［6］，具有廣闊的應(yīng)用前景和研究價值。

通過國內(nèi)外研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段國外對香云紗的研究較少，行業(yè)仍處于初級階段。國內(nèi)已針對香云紗歷史由來、染整技藝及研究價值等內(nèi)容展開研究，香云紗優(yōu)異的抗紫外線性能與其特殊染整技藝關(guān)系密切，但在實際生產(chǎn)應(yīng)用過程中還存在染整過程傳統(tǒng)、對人工及自然環(huán)境依賴大、主要群體集中于中老年人群等問題?；诖?，本文綜述了賦予香云紗優(yōu)異性能的薯莨液上染過程、河泥過烏過程等內(nèi)容，總結(jié)了現(xiàn)階段普通真絲織物抗紫外線整理的方式，主要包括添加有機類紫外吸收劑、無機類紫外反射劑、天然色素整理，并對香云紗染整技藝和抗紫外線性能現(xiàn)存問題與改進方向進行了歸納總結(jié)，為后續(xù)類似原理在其他真絲織物及各類紡織品中的拓展應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，從而推動香云紗行業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，加速行業(yè)向高舒適性、多功能性、綠色低碳方向發(fā)展。

1 香云紗概述與研究價值

1.1 歷史淵源

香云紗原名“莨紗、莨綢”等，因服用過程中易沙沙作響，故稱之為“響云紗”，后又因諧音稱為香云紗［7］。原產(chǎn)于廣東省佛山市順德區(qū)，該地區(qū)養(yǎng)蠶繅絲業(yè)有著悠久的歷史，完整保存了香云紗的染整技藝。唐代已有關(guān)于薯莨的記載，北宋沈括和明代李時珍都曾記述過薯莨的染色作用。明代永樂年間，廣東莨紗已經(jīng)出口到國外。民國初期，珠三角地區(qū)呈現(xiàn)香云紗行業(yè)欣欣向榮局面。20世紀20年代，行業(yè)發(fā)展進入鼎盛時期。后因“二次世界大戰(zhàn)”引發(fā)的世界性經(jīng)濟危機，價格低廉人造絲的問世對其帶來嚴重打擊，行業(yè)發(fā)展一落千丈。香云紗行業(yè)發(fā)展已有一千多年歷史，2008年其染整技藝被列入國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)［8］，2011年原國家質(zhì)檢總局批準對“香云紗”實施地理標志產(chǎn)品保護，發(fā)展逐漸走向穩(wěn)定［9］。

1.2 染整技藝

傳統(tǒng)香云紗染整技藝只利用薯莨汁液和河泥為原料，主要工藝流程如圖1所示。該過程中曬莨的最佳時間為一天中氣溫最高的中午，且對河泥、天氣等自然條件有較強依賴性，整套操作在實際生產(chǎn)中耗時較長。

1.3 研究價值

目前在國外的傳播與研究中，香云紗行業(yè)仍處于初級開發(fā)階段，對香云紗的記載較少。不過作為中國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表性項目，香云紗已多次參加國際文化交流活動，并得到外國友人及專家學者們的高度贊賞。作為嶺南地區(qū)的國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，香云紗擁有廣闊的高端消費市場，蘊含中華民族的優(yōu)秀文化要素，研究價值主要包括服用、環(huán)保、經(jīng)濟、文化等方面。

香云紗最根本的性能即其優(yōu)異的服用性能，由于薯莨液的整理給織物表面留下膠質(zhì)膜，賦予其爽滑不黏身、富有光澤、挺括有身骨等特質(zhì)，織物會越穿越亮、越柔軟，富有生命氣息。薯莨的藥用價值也賦予香云紗一定的皮膚保健與紫外線防護性能。其染整技藝始終保持著傳統(tǒng)工序、天然原料和綠色生產(chǎn)理念，積極響應(yīng)國家綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略，未來在紡織品行業(yè)將有廣闊發(fā)展前途。

香云紗一直是高端奢侈產(chǎn)品的代表，高昂的物料、加工和護理成本及優(yōu)異的服用性能使其產(chǎn)品具有高附加值特性，合理地開發(fā)能帶來巨大的經(jīng)濟利潤。作為嶺南地區(qū)獨特文化產(chǎn)品，純手工生產(chǎn)流程及衍生產(chǎn)品等均可作為旅游資源，帶動地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。它還見證了民族文化的變遷和革新，承載的內(nèi)涵和審美滿足了大部分擁有較高人文素養(yǎng)之人的精神訴求，國際傳播更是有效培育了文化認同下對香云紗產(chǎn)品的需求。

2 紫外線分析

2.1 介 紹

紫外線又稱紫外輻射，按照波長可分為UVA（長波紫外線）、UVB（中波紫外線）和UVC（短波紫外線）三種［10］，其中臭氧層能較好吸收UVC;按照其來源又可分為天然和人工紫外線，前者主要來源于到達地球表面的紫外輻射，后者主要源于氣體電弧和燈具設(shè)備產(chǎn)生特定波段的紫外線［11］。

2.2 影 響

研究表明，適度紫外線輻射在抑制肥胖［12］、降低糖尿病發(fā)病率［13］及降低心血管疾病發(fā)病率［14］等方面具有一定作用，但過度紫外線輻射會帶來皮質(zhì)性白內(nèi)障、皮膚惡性黑素瘤、皮膚基底細胞癌等危害［15］，國際癌癥研究機構(gòu)已將紫外線列為Ⅰ類致癌物。圖2展示了不同波段紫外線對人體的輻射。圖3是一名28年貨車司機（70歲）左右臉部對比情況，由于受到固定方向太陽光照射，其左臉明顯比右臉衰老得更快，有了更多的皺紋、下垂、蛋白流失等特征，這些都是陽光過度暴曬的典型癥狀。

2.3 紫外線測試標準

不同國家針對紫外線測試有著不同的標準。根據(jù)中國現(xiàn)行GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》標準，利用式（1）（2）可計算織物UPF值及UVA的透過率T（UVA）AV。當樣品UPFgt;40且T（UVA）AVlt;5%時，可被稱為“防紫外線產(chǎn)品”，二者缺一不可。還可根據(jù)式（3）計算織物黃變率。

式中：b為織物變黃/藍程度，正值代表織物變黃，負值代表織物變藍，b值越大，表示光照后的織物越黃;bT為紫外光照射T小時后的b值;b0為未經(jīng)紫外光照織物的b值。

3 香云紗抗紫外線性能研究

通過有關(guān)研究調(diào)查可知，相比于普通絲織物，香云紗抗紫外線性能有了明顯提升，具有極低的紫外線透過率和較高的UPF值，其中蘊含的原理主要包括以下兩個方面。

3.1 薯莨汁液上染

從香云紗染整過程來看，需將薯莨搗碎制成汁液，對其進行浸染，如圖4所示。經(jīng)過煮煉、曝曬等多道工序，在織物表面形成一層厚厚的涂覆層，一定程度上提升其抗紫外線性能。林柯等［16］利用薯莨提取物對蠶絲進行染色，研究證明

該提取物中大多數(shù)縮合單寧和多酚的分子量高于1 000，且顯示染料與蠶絲之間存在多種相互作用，包括氫鍵作用力和范德華力。李落葉等［17］利用丙酮和乙醇兩種不同溶劑對薯莨及其渣料進行浸提，并對提取物的成分進行分析，證明了薯莨提取物的主要化學成分是縮合單寧，且經(jīng)水浸泡過的薯莨渣中仍含有大量單寧成分。周玉陽等［18］通過單寧酸（TA）溶液吸光度測試實驗發(fā)現(xiàn)，在紫外線可見光區(qū)域，TA溶液的吸光度與濃度之間存在良好的線性相關(guān)性，并證明了經(jīng)TA溶液上染整理，能賦予香云紗織物優(yōu)越的抗紫外線性能。

3.1.1 單寧的紫外線防護功效

單寧成分擁有優(yōu)異的抗菌［19］、抗紫外線［20］、阻燃［21］等性能，具有廣闊的應(yīng)用前景和研究價值，其紫外線吸收性能可從pH值、酯化或醚化程度等多方面展開研究。已有相關(guān)研究證明了單寧具有的紫外線屏蔽性能。朱慶昊等［22］利用低成本單寧提取物為原料，設(shè)計出殼聚糖和單寧提取物的交聯(lián)共聚物，將其用作紙張的涂層，該涂層紙表現(xiàn)出優(yōu)異的抗紫外線老化性能。侯昕志等［23］研究了香云紗的傳統(tǒng)染整工藝，包括薯莨染色、晾曬、掃色、河泥過污、洗紗曬紗等步驟，證明了該面料在抗曬、抗皺、硬挺度、抗菌等性能上的獨特優(yōu)勢。徐瑩等［24］以單寧和木質(zhì)素為添加劑，聚乙烯醇為母體，制備了具有生物降解性能的復(fù)合薄膜，研究表明，經(jīng)單寧和木質(zhì)素改性的PVOH薄膜表面光滑，無氣孔與裂紋，且單寧的加入使其對紫外線和可見光（UV-（VL））的抵抗能力增強。在相同條件下，亞鐵鹽媒染劑對蠶絲織物UVA透過率的改善效果最好，在UVB和UVC的透過率檢測中三者無明顯差別。張明洋等［25］利用殼聚糖/聚乙二醇對棉織物進行預(yù)處理，再用茶多酚對棉織物進行改性整理，改性后的棉織物具有更加優(yōu)異的紫外線防護能力，UPF值最高達90+，且經(jīng)多次水洗后仍可達40+，符合織物防紫外線防護品要求。這些嘗試初步驗證了縮合單寧成分對紫外線防護性能提升方面的功效。

3.1.2 單寧與蠶絲纖維的絡(luò)合作用

天然小分子化合物與蛋白質(zhì)大分子之間具有普遍的相互作用，如氫鍵、疏水鍵、范德華力等作用力［26］。薯莨中的縮合單寧是一種多酚類化合物，結(jié)構(gòu)上含有較多的酚羥基及苯環(huán)，可依靠其與蛋白質(zhì)大分子鏈產(chǎn)生氫鍵及疏水鍵作用力形成牢固結(jié)合［27］。姜洪武等［28］利用富含織物單寧的柞樹皮染料對蠶絲織物進行染色，通過K/S值的測試證明單寧酸（鞣酸）分子中具有多個酚羥基，該結(jié)構(gòu)使其具有與蛋白質(zhì)結(jié)合以及與金屬離子（Fe2+、Fe2+）發(fā)生配位絡(luò)合的作用。黃方千等［29］總結(jié)出主要的植物天然染料，有蒽醌類、萘醌類、黃酮類、多酚類等衍生物，這類物質(zhì)大多含有多個酚羥基、甲氧基、氨基等，易與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。馬赫里等［30］通過實驗證明，作為媒染劑的金屬離子在對真絲織物染色時，既能與蛋白質(zhì)分子中的氮原子或氧原子發(fā)生配位，又能與天然染料分子中的羥基或者羰基絡(luò)合，進而提高上染率、色深及色牢度。

香云紗染整過程中，薯莨色素的酚羥基與蛋白多肽鏈上的羰基形成大量的氫鍵，使得蠶絲纖維與色素之間形成交聯(lián)結(jié)構(gòu);主要利用河泥中的鐵離子與單寧成分充分反應(yīng)，單寧物質(zhì)氧化變性后的鞣酸沉積在織物表面產(chǎn)生棕色效果，二者反應(yīng)形成黑色難溶沉積物鞣酸亞鐵。

3.2 特有河泥過烏

在“過烏”階段，利用珠三角地區(qū)特有的沒被污染過的河泥對其正面進行涂覆、曝曬等工序，使香云紗呈現(xiàn)正面烏黑發(fā)亮、反面紅棕色的效果。通過印染加工還可賦予其更多豐富色彩，如圖5所示，展示了幾種不同香云紗正反面異色的效果。單寧作為多酚類化合物，還是一種理想的膠黏劑［31］，促使河泥中腐殖酸、富里酸、金屬離子（Fe2+）等與蛋白質(zhì)纖維絡(luò)合，在香云紗織物表面沉積厚厚的亮黑涂層，增加織物厚度，并改變其吸收光譜，使織物涂層吸收紫外線和可見光，提升面料抗紫外線性能［32］。

3.2.1 有機質(zhì)中腐殖酸、富里酸作用

土壤中富含生物遺留殘體在經(jīng)微生物分解而形成的黑褐色腐殖質(zhì)，占土壤有機質(zhì)總量的75%左右。根據(jù)其在水溶液中溶解性，主要將其分為腐殖酸（HA）、富里酸（FA）、胡敏素三種成分［33］。

李哲陽［34］對香云紗染整用河泥關(guān)鍵成分及反應(yīng)原理展開研究，確定河泥有機質(zhì)中參與香云紗染整反應(yīng)的主要是HA和FA成分，胡敏素與其他不溶物則沒有參與反應(yīng)。由于薯莨中縮合單寧成分與金屬離子具有較強的絡(luò)合能力，可作為蛋白質(zhì)纖維與河泥反應(yīng)的媒介，將河泥中有機質(zhì)與金屬離子絡(luò)合在織物表面，最終形成亮黑沉積涂層。在另一項研究工作中，通過杭州下沙與香云紗產(chǎn)區(qū)佛山順德和西樵的河泥作對比實驗，觀察出后者的HA和FA的芳香化程度明顯高于前者，使得香云紗涂層更加烏黑發(fā)亮，且其中的含氧官能團如羥基、羧基、肽鍵等明顯更高，HA和Fe2+具有更強的絡(luò)合能力［35］。進一步驗證了河泥有機質(zhì)中HA與FA能與薯莨色素形成穩(wěn)定的絡(luò)合結(jié)構(gòu)，在香云紗織物表面沉積牢固涂層。

3.2.2 金屬離子作用

楊軍等［36］研究了TA和Fe3+在提升交聯(lián)果膠（PE）物理化學性能中的作用，制備了PE/TA/Fe3+復(fù)合膜。研究表明，TA和Fe3+的共同作用可以顯著提高PE薄膜的紫外線阻隔性能和抗氧化性能。同時，F(xiàn)e3+可以與TA形成金屬苯酚網(wǎng)絡(luò)，并與PE膜交聯(lián)，使PE膜的結(jié)構(gòu)更加致密。在有關(guān)香云紗的染整技藝記載中，大部分文獻表明河泥中關(guān)鍵染色成分是Fe3+。然而，實驗團隊在嘗試多種Fe3+化合物（如FeCl3、Fe2O3、Fe（OH）3、β-FeOOH等）后，均未染色成功，表明Fe3+可能并不是染色關(guān)鍵成分。進一步以Fe2+化合物（FeSO4與FeS）為主要成分對綢布上染，成功將綢布染黑，證明了河泥中Fe2+是其染色關(guān)鍵成分，目前這一過程依賴的Fe2+主要依靠鹽酸提取。還有學者［37］通過添加鐵還原細菌對干裂河泥進行微生物改良，證明了利用Fe3+還原成Fe2+的河泥也可用于香云紗染整。

綜合來看，相比于普通真絲織物，香云紗具有優(yōu)異抗紫外線性能。經(jīng)薯莨染整后，在其富含的縮合單寧作為媒介的條件下，香云紗面料富含的蛋白質(zhì)纖維與河泥有機質(zhì)中腐殖酸、富里酸、Fe2+等成分發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，在其表面留下厚厚的黑亮涂層，增強織物厚度，且涂層含有的化學成分能有效增強對紫外線的吸收能力，改善了香云紗織物的紫外線防護性能。

4 其他真絲織物抗紫外性能研究

真絲織物纖維中絲素蛋白占了絕大部分，主要由甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸等18種氨基酸組成，其服用過程中會因光照、溫度、生物等因素造成織物表面形態(tài)、色彩、手感、白度、結(jié)晶度和相對分子質(zhì)量等的變化［38］。圖6展現(xiàn)了紫外線照射到紡織品中的原理。太陽光中主要是波長200～330 nm的紫外線，與蠶絲纖維的主要紫外吸收光譜高度重合（250～300 nm）［39］，因此真絲織物容易吸收紫外線發(fā)生化學反應(yīng)而產(chǎn)生黃變?，F(xiàn)階段真絲織物的抗紫外線整理工藝主要有有機紫外線吸收劑整理、無機紫外線屏蔽劑整理和天然色素提取物整理三種方式。

4.1 有機類紫外線吸收劑

這類吸收劑主要通過吸收高能量紫外線并以熱能或低能輻射狀態(tài)釋放來達到紫外線防護效果，主要代表物有二苯甲酮類、苯丙三唑類、水楊酸脂類等化合物，其熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好［40］，但由于部分產(chǎn)品存在發(fā)育毒性、生殖毒性等缺陷，對人體及環(huán)境造成一定危害，已被確定為環(huán)境中的新興污染物，使用受到限制。

4.1.1 二苯甲酮類

二苯甲酮類紫外線吸收劑在現(xiàn)階段有廣泛的應(yīng)用，但日常使用價格較貴。其分子結(jié)構(gòu)中存在易與纖維結(jié)合的反應(yīng)性羥基，吸收紫外線后分子發(fā)生振動，破壞內(nèi)在氫鍵，打開螯合環(huán)，以熱能形式釋放出能量。畢野等［41］以2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮（UV-9）和甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）為原料制備二苯甲酮類中間體（UG），并與乙烯基硅油（ViSO）共聚，得到了具有較強紫外線吸收能力和高光穩(wěn)定性的二苯甲酮有機硅型產(chǎn)物。高樹珍等［42］以2，4-二羥基二苯甲酮和N-羥甲基丙烯酰胺為原料，合成了一種整理劑，該整理劑對織物的紫外線防護系數(shù)（UPF）可達近80。

4.1.2 苯并三唑類

苯并三唑類吸收劑作用原理與二苯甲酮類相似，但沒有反應(yīng)性基團，其能大量吸收UVA，高熔點性能使其易吸附在纖維上達到吸收和屏蔽紫外線的效果，且具有一定的耐洗性。邵軼琴等［43］將功能涂層浸入苯并三唑衍生物和TiO2混合物溶液中，采用堿催化聚合法合成氨基苯并三唑固定在織物纖維上，發(fā)現(xiàn)其可與纖維素形成共價鍵。織物的紫外線防護系數(shù)顯著提高，且性能具有持久性。

4.1.3 水楊酸脂類

水楊酸脂類吸收劑最早應(yīng)用于紫外線屏蔽嘗試，其分子中也含內(nèi)在氫鍵，在紫外線輻射下分子會發(fā)生重新排列，形成二苯甲酮結(jié)構(gòu)，增強紫外線吸收能力。在應(yīng)用中價格低廉，但也存在一定局限性，大部分只對UVB產(chǎn)生吸收，對UVA的吸收較少。劉仕艷［44］以4-羥基1，3-苯二甲酸為原料，合成了9種4-羥基-1，3-苯二甲酸二酯衍生物，在310 nm波長附近，這些化合物對紫外線吸收能力較強，具有開發(fā)紫外線吸收劑的潛力。

4.2 無機類反射型紫外線屏蔽劑

無機類反射型紫外線屏蔽劑主要通過反射和散射紫外線降低到達皮膚的紫外線輻射，電子在紫外線照射時被迫振動，成為二次波源發(fā)射電磁波，盡可能散射掉部分紫外線，減少了人體皮膚接收到的紫外線輻射。該類屏蔽劑在納米級金屬氧化物與石墨烯材質(zhì)氧化還原等應(yīng)用較為常見。

4.2.1 納米級金屬氧化物

通過將金屬氧化物類（如二氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅和氧化亞鉛等）紫外線屏蔽劑制成納米材料與纖維或織物結(jié)合，可增強紡織品對紫外線的反射和散射作用。其中，氧化鋅本身攜帶抗紅外線、紫外線、抑制細菌等功效［45］，使用較為常見，可用于高質(zhì)量的織物后整理。夏月等［46］利用溶膠—凝膠法制備了納米ZnO粒子，通過聚多巴胺（PDA）、聚乙烯亞胺（PEI）對聚丙烯（PP）進行表面親水處理，獲得改性PP熔噴材料（M-PP），并將殼聚糖（CS）和ZnO依次沉積在改性后的M-PP上，得到ZnO/CS@M-PP復(fù)合材料，結(jié)果表明一定范圍內(nèi)ZnO質(zhì)量濃度與M-PP的抗紫外線和抗菌性能呈正相關(guān)。楊慧宇等［47］通過原子層沉積法（ALD）制備了均勻且十分輕薄的TiO2-Al2O3涂層，外層TiO2作為紫外線吸收劑，在紫外線下直接照射60 min（相當于經(jīng)連續(xù)強烈太陽光暴曬3 285 d）后絲織物沒有褪色，且照射后織物柔韌性、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等顯著提升，有望為功能性纖維和新型織物提供指導(dǎo)。

4.2.2 石墨烯材質(zhì)應(yīng)用

石墨烯作為一種二維、蜂窩狀碳材料，由碳原子以sp2雜化方式形成，它擁有著優(yōu)異的力學［48］、熱學［49］和光電學［50］性能，這些性能使其成為21世紀“新材料之王”。通過后整理技術(shù)將石墨烯與傳統(tǒng)織物結(jié)合，可以開發(fā)出抗紫外線、阻燃、抗菌等功能性紡織品。方婧等［51］制備了還原氧化石墨烯（rGO）與絲綢的混合織物，經(jīng)氧化石墨烯（GO）整理后的織物有效提升了抗紫外線性能，而還原處理后的rGO/蠶絲織物的紫外線防護性能也有了進一步改善，該方法為后續(xù)真絲織物抗紫外線性能的提升提供了新的途徑。Bhattacharjee等［52］利用還原氧化石墨烯（rGO）和銀納米顆粒包覆真絲織物，通過UVA、UVB透過率的測試，石墨烯衍生物和納米顆粒的涂覆均將真絲織物的UPF值提升了10+，證明了石墨烯和銀納米顆粒涂層織物優(yōu)異的紫外線屏蔽性。

4.3 天然色素提取物

天然色素提取物對織物染色或后整理改性的研究已有較多嘗試，且大部分研究均證明了天然物質(zhì)在紡織品功能改性中多方面的功效。在綠色環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟、低碳發(fā)展等大環(huán)境下，綠色、天然、環(huán)保的整理方式將是未來行業(yè)發(fā)展的重點。王艷來等［53］探索了一種使用蘆薈皮（AVRs）對真絲織物同時進行染色和抗紫外線功能整理的方式，所得AVRs提取物主要包括多酚類和類黃酮物質(zhì)，染色織物的UPF值達2 075.76，經(jīng)過25次洗滌循環(huán)后仍保持在1 241.23。李明等［54］以單寧酸作為媒染劑，利用天然綠色抗氧化的巴西莓對蠶絲織物進行生態(tài)染色，染色后蠶絲織物紫外防護性能及吸濕導(dǎo)熱性能得到增強，這與香云紗染整過程有著相似的原理。俞丹等［55］以紅花黃衍生物為原料，通過簡潔環(huán)保的技術(shù)賦予真絲織物阻燃、抗菌、抗紫外線等性能，UPF值能達到70+，可稱為良好的“抗紫外線產(chǎn)品”。這些研究均為紡織品天然染色和功能整理奠定了基礎(chǔ)。

5 現(xiàn)有問題與改進方向

5.1 問 題

香云紗特殊染整過程能賦予其優(yōu)越的抗紫外線性能，但過程中仍存在一些不足之處：1） 薯莨液作為天然植物染料，對香云紗的上染效率及上染率較低，整個過程對自然條件依賴極高;2） 制作過程中需經(jīng)20多遍薯莨的浸泡，對于提升其抗紫外線性能及其他服用性能來說，每次綢布吸附色素的量及每次最佳薯莨液濃度難以確定，大部分依靠傳統(tǒng)手藝人的經(jīng)驗;3） 整個過程均靠人工完成，需耗費大量時間、精力，效率較低，難以推動行業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展;4） 珠三角地區(qū)由于工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生大量電子垃圾與重金屬污染，適用于香云紗染整的未污染河泥越來越少;5） 經(jīng)薯莨和河泥染整的傳統(tǒng)香云紗色彩單一暗沉，在現(xiàn)階段審美多元、個性、時尚的趨勢下知名度與接受度不高，其發(fā)展局限在中老年群體中。

5.2 改進方向

針對現(xiàn)存問題，后續(xù)研究可從以下幾個方面進行改進：1） 嘗試突破自然環(huán)境與地理條件的限制，減少香云紗染整過程的人工環(huán)節(jié)，降低成本，促進香云紗行業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展;2） 可從每次染整薯莨液濃度、染料pH值、上染溫度與時間等因素考慮，提高上染率，增強其抗紫外線性能;3） 根據(jù)珠三角地區(qū)特用河泥的成分研究，嘗試合成烏泥，減少對自然條件的依賴;4） 加快智能科技在其上染、涂泥、洗沙、曬紗、收紗等步驟的應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率;5） 未來行業(yè)的設(shè)計創(chuàng)新應(yīng)更加注重“Z時代”年輕群體的消費審美，嘗試與數(shù)碼印花等科學技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)更多色彩豐富、圖案新穎的產(chǎn)品，打開更廣闊的市場，推動香云紗行業(yè)高舒適性、多功能性、綠色低碳、個性多元發(fā)展。

6 結(jié) 論

中國于2020年9月明確提出“雙碳”政策，即2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”的發(fā)展目標。香云紗作為世界紡織品中唯一用純植物染料染整的真絲織物，其發(fā)展能以較低代價走上低碳甚至是零碳的道路，順應(yīng)世界紡織品發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景和應(yīng)用潛力。本文以香云紗抗紫外線性能研究為出發(fā)點，從香云紗特殊染整工藝、抗紫外線原理及其他真絲織物抗紫外線整理等方面進行綜述，并對現(xiàn)存問題與改進方向進行了歸納總結(jié)，得出以下結(jié)論。

1） 香云紗優(yōu)異的抗紫外線性能主要是薯莨汁液、香云紗面料富含的蛋白質(zhì)纖維與河泥共同作用的結(jié)果。薯莨汁液提取物（縮合單寧）本身攜帶較強的紫外線吸收能力，在染整過程中以其作為媒介，使河泥中的腐殖酸、富里酸、Fe2+與蛋白質(zhì)纖維發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，在織物表面沉積厚厚的黑膠涂覆層，增強織物厚度，提升織物紫外線防護性能。

2） 現(xiàn)階段其他真絲織物的抗紫外性能主要通過有機類紫外線吸收劑整理、無機類紫外線屏蔽劑整理、天然色素提取物整理三種整理方法實現(xiàn)。

3） 有機類紫外線吸收劑中二苯甲酮類、苯并三唑類及水楊酸脂類化合物使用較為常見;無機類紫外屏蔽劑中納米級金屬氧化物（如納米ZnO、TiO2等粒子）與石墨烯材料的應(yīng)用最為頻繁;天然染整理方式中蘆薈皮、金銀花、花青素等天然色素已被廣泛實驗與應(yīng)用。

4） 在弘揚綠色環(huán)保的發(fā)展大環(huán)境下，天然色素提取物對紡織品整理研究已有較多嘗試，并證實了其可行性，未來可從香云紗染整技藝原理出發(fā)，研究天然色素提取物在其他真絲織物及紡織品行業(yè)功能整理中的作用，從而推動行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

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Research progress on the UV resistance of fabrics made of gambiered Guangdong gauze

ZHANG Chi， WANG Xiangrong

CHEN Jiahua1a， ZOU Shijie1a， WU Wei1a， ZHENG Jingjing1， L Jianyuan2

（1a.School of Fashion Design amp; Engineering; 1b.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology， Ministry of Education，Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China; 2.Zhejiang Kaiyuan Cultural Development Co.， Ltd.， Huzhou 313200， China）

Abstract： As an important part of national intangible cultural heritage in China， gambiered Guangdong gauze is the only silk fabric in the world that is dyed with pure plant dyes. With unique advantages such as coolness and comfort， environmental protection， antibiosis and deodorization， sun-resistance and water resistance， and certain health benefits for the skin， it is known as “soft gold”. However， it relies heavily on artificial and natural environments for dyeing and finishing. Currently， most research mainly focuses on the dyeing ingredients of Dioscorea cirrhosa Lour and river mud. There is little research on its update of dyeing modes， further improvement in performance of wearing， and design innovation. In recent years， due to the extensive use of substances such as chlorofluorocarbons （CFCs）， carbon tetrachloride （CCl4）， and methane （CH4）， the destruction of the ozone layer has been accelerated. This has led to a significant increase in ultraviolet radiation reaching the ground， endangering the ecological environment and the survival of humans and other organisms. The energy of solar radiation is mainly concentrated in visible light， infrared and ultraviolet regions. Excessive and strong ultraviolet radiation can easily cause sunstroke， skin burns， basal cell carcinoma of the skin and other diseases. But as silk is precisely composed of a large amount of protein fibers， it is prone to yellowing， aging， and even pulverization after UV radiation， which affects the beauty and performance of fabrics. Therefore， research on the UV resistance of silk fabrics is imminent.

This article， starting with the special dyeing and finishing technique of gambiered Guangdong gauze， summarized the historical origins， research value， and the principle that its UV resistance is superior to other silk fabrics. Its dyeing and finishing process， a pure handmade technique that combines plant dyeing （Dioscorea cirrhosa Lour） and mineral dyeing （river mud）， is completed through multiple complex processes of “thrice steaming， nine times of boiling， and eighteen times of drying”， mainly including preparation of Dioscorea cirrhosa Lour extract， dyeing， mud applying and washing， sun drying， and gauze collecting. Compared to other silk fabrics， the special dyeing and finishing process endows it with excellent UV resistance and antibacterial properties. Secondly， the reasons why gambiered Guangdong gauze has better UV resistance than other silk fabrics were summarized. There are mainly two aspects： firstly， during the dyeing process， the tannin components in the Dioscorea cirrhosa Lour extract have excellent UV absorption ability， which improves the UV resistance of the fabric; secondly， in the mud applying process， under the action of tannin components， metal ions， humus， fulvic acid and other substances in the river mud undergo complex reactions with protein fibers， forming a black coating layer on the surface， which increases the thickness of the fabric and changes its absorption spectrum. This allows the fabric coating to absorb ultraviolet and visible light， improving the fabric’s UV resistance. However， this dyeing and finishing technique is faced with the problems of traditional process， high dependence on manual labor， and low production efficiency which leads to low industrialization rate of the industry. At the same time， due to its monotonous colors and outdated patterns， the main market of gambiered Guangdong gauze is concentrated in the middle-aged and elderly population， while there is low popularity and acceptance among the young generation. Thirdly， this article also studied the anti-UV modification and finishing of ordinary silk fabrics. Most of the research mainly characterizes the anti-UV performance with UPF value， UVA and UVB transmittance. And the current after-treatment methods for improving the anti-UV performance of silk fabrics mainly include adding organic UV absorbents， inorganic UV reflection agents， and natural pigment extracts. Adding UV absorbents enhances the effect by absorbing UV rays through an anti UV coating. Adding UV reflection agent enhances the effect by enhancing the ability to reflect UV rays. In the context of promoting green and environmentally friendly development， a large number of studies have attempted and proven the role of natural pigment extracts in improving the UV resistance of textiles. Finally， the article summarized the existing problems and improvement directions in the gambiered Guangdong gauze industry. In response to existing problems， future research in this industry can mainly be improved in five aspects. Firstly， it is necessary to try to break through the limitations of natural environment and geographical conditions， reduce the manual process of dyeing and finishing， and lower costs. Secondly， it is necessary to establish the optimal process conditions and standards for gambiered Guangdong gauze’s dyeing and finishing through experiments， in order to maximize the dyeing rate， save time and economic costs. Thirdly， it is necessary to attempt to artificially synthesize black mud by studying the special components of river mud so as to reduce dependence on natural conditions. Fourthly， it is necessary to accelerate the application of intelligent technology in its dyeing， finishing， and production processes， and improve production efficiency， so as to promote the industrialization development of the industry. Fifthly， for future industry design innovation， it is necessary to pay more attention to the consumer aesthetics of the young group of Generation Z， try to combine with digital printing and other technologies， develop more products with rich colors and novel patterns， and open up a broader young market， so as to promote the development of the gambiered Guangdong gauze industry towards high comfort， multifunctionality， green and low-carbon， personality and diversity.

The induction and summary of the special dyeing and finishing process and the principle of UV resistance of gambiered Guangdong gauze， and ordinary silk fabrics’ UV resistant finishing is beneficial for the inheritance and development of natural plant-dyed fabrics and national intangible cultural heritage， and also provides reference for the further improvement of the anti-UV performance of gambiered Guangdong gauze and other fabrics. Based on the carbon peaking and carbon neutrality goals and industry development trends， research can be conducted on the role of natural pigment extracts in improving the functions of other silk fabrics and textiles in the future from the perspective of gambiered Guangdong gauze dyeing and finishing technology， so as to promote the green and sustainable development of the industry.

Key words： gambiered Guangdong gauze; national intangible cultural heritage; silk fabric; anti-UV modification treatment; green and low-carbon; multifunctional silk

收稿日期： 2023-12-04; 修回日期： 2024-05-28

基金項目： 浙江省教育廳一般科研項目（Y202353495）

作者簡介： 陳佳樺（2000），女，碩士研究生，研究方向為服裝材料功能性改進與舒適性研究。通信作者：鄭晶晶，副教授，zjj.cecily@163.com。