由表1-1可知,稀土整理绸的UPF值较低,达不到织物防紫外线的最低标准(UPF=15),照射前后的白度也较纳米Ti02整理绸和纳米Ti02-稀土整理绸低,白度下降率高于后两种整理绸。可见稀土对真丝绸的防紫外和防黄变作用较差。
经纳米Ti02整理的真丝绸的UPF值达到40以上,具有良好的防紫外线能力。另外,纳米Ti02整理绸经紫外线照射42小时后的白度值较稀土整理绸高,白度下降率也较低,可知纳米Ti02整理绸的防紫外和防黄变能力较好。这是因为吸附在真丝绸上的金红石型纳米Ti02对紫外线UVA并IUVB都有很好的屏蔽效果,减少紫外线对真丝绸的光氧化作用,增强了真丝绸的防黄变能力,且纳米TiO2吸收紫外线后不分解、不变色,仍保持较高的白度,具有较好的稳定性和持久性。
从表1-1还可发现,经纳米Ti02与稀土复配物整理的真丝绸具有比纳米Ti02整理绸更优异的防紫外和防黄变作用。复配物整理绸的UPF值达至U100以上,这是因为:(1)稀土元素的原子结构中存在未充满的4f电子层,当其受到外来不同波长的光照射后,其4f电子层可选择性的吸收和反射入射光,从而具有将紫外光转变为可见光的功能;(2)稀土对纤维具有活化作用,使其结构松弛,可使织物的纤维表面空隙增大增多,使纳米TiO2粒子能够更好的进入纤维内部,而且稀土离子的水化离子半径较小,通过分子运动和扩散作用易将纳米Ti02粉体一起带入真丝内部非晶区,促进Ti02的渗透,促使纳米Ti02与真丝的结合和粘附。复配物整理的真丝绸还具有良好的白度,即使经紫外线照射42小时后,仍具有较高的白度,白度下降率仅为纳米Ti02整理绸的1/2,具有优异的防黄变功能。这一方面是因为如上所述的两点,稀土对纳米Ti02的防紫外功能有很大的促进作用而减少紫外线对真丝的黄变影响,另一方面是因为在织物处理液中加入稀土元素能使纤维上有色物质活化,加速杂质的分解去除,并且稀土元素本身的最大吸收波长为580nm,具有对黄光进行选择吸收的作用,故而稀土的加入可以提高织物的白度。
2.2 SEM分析
图1-1为三种绸样纤维放大3000倍的纵向表面扫描电镜图。从图1-1可以看出,稀土整理绸的纤维纵向表面光滑平整,这可能是因为稀土易溶于水所致。另两种整理绸的纤维表面出现不同深浅的纵向条纹,且附着了大量Ti02粉体,所以具有良好的防紫外和防黄变作用。用Photoshop7.0中的度量工具测量电镜照片中纳米Ti02粉体的直径,参照放大倍数获得颗粒的实际粒径。通过计算,附着于纤维表面的TiO2粒径大多在100nm左右,说明整理到织物上的粉体已经达到纳米级。
a.稀土整理绸b.纳米Ti02整理绸c.Ti02-稀土复配整理绸
图1-1各整理绸纤维的纵向表面SEM图(x3.Ok)
2.3各整理绸对紫外光的作用机理
图1-2中的a、b和c三图分别为真丝绸经稀土、纳米Ti02和纳米Ti02-稀土复配物整理后对光的透射谱、反射谱和吸收谱。下面就这三幅图初步探讨各整理绸对紫外光的作用机理。