光穩定劑在戶外用丙綸化纖面料中的應用及效果

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用于戶外的產業/工業用織物，常見的有戶外家具、戶外遮陽防護設施（如篷傘類產品）。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致褪色、脆化等老化現象的出現，以延長織物的使用壽命。目前，在環保綠色產品已經成為發展主流的大環境下，戶外用織物領域也產生了較大的變化，研發熱點集中于環境友好型新型材料的研發，包括聚乙烯（PE）、丙綸（PP）以及再生滌綸（RPET）等環保性較好的原料，在戶外織物領域的應用中，新成果層出不窮。丙綸紡織織物是以丙烯為原料，經聚合、熔體紡絲和紡織加工制得的紡織品。傳統的丙綸耐光性較差，熱穩定性也較差，易老化，經過幾十年的發展，通過在紡絲時加入光穩定劑來提高其抗老化性能的技術不斷發展和成熟。國內企業目前在這一領域也加大了研發力度，采用最新的光穩定劑（Light stabilizer/photostabilizer）技術研發成果，為國內戶外紡織行業趕超國際先進水平提供了一個良好的機會。

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

1 光穩定劑的作用機制

光穩定劑是高分子制品（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，具有猝滅單線態氧及將氫過氧化物分解成非活性物質等功能，使高分子聚合物在光的輻射下，能排除或降低光化學反應可能性，阻止或延遲光老化過程，從而達到延長高分子聚合物制品使用壽命的目的[1]。

塑料光穩定劑可有效地吸收波長為270～380 nm的紫外光。在使用抗老化技術對化纖進行改性的實踐中，國內外獲得了很多進展[1]，但和成熟的腈綸類產品相比，在最關鍵的耐候性指標上仍然存在一定的差距，在這一領域獲得突破是在市場上獲得先機和優勢的關鍵。

目前的討論主要集中于各類抗老化助劑、抗氧劑等協同效應的開發[2-3]，在不影響化纖可紡性和主要性能指標（強力、斷裂強度等）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，一般是通過各種產品的搭配使用來獲得協同效應，進而達到性能的提升以及各類產品的使用和混用效果。

2 實驗數據及分析

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

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

第一步，測試采用同規格化纖，采用梭織工藝，織造克重200 g/m2（經密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的測試結果偏差，降低氙燈測試方法的局限性，采用表1各配方生產的面料，通過紫外燈照射進行老化加速測試（測試標準為AATCC186）。測試結果如表2所示。

表1 3種耐候改性配方

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

3 結論

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

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

（1）不同結構的織物測試樣品，在暴露于相同的光照和氣候條件下，織物結構對測試結果的影響比較大，即在相同光照測試條件下，結構越緊密的織物，其測試結果肯定比結構松散的織物測試結果好。本次測試用的面料結構比較松散，在耐候性/耐光性測試過程中，對測試結果會有一定的不利影響，如果使織物本身的結構更加緊密，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，使用了光穩定劑后，成品面料的耐光性較顏料本身的耐光性已經有了較大提升，說明光穩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果仍然有較大的影響。

（3）測試中使用的光穩定劑添加量并不高，如果增加光穩定劑添加比例，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定劑是可行的，織物的耐候性也會有較大提升。

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

受經濟成本和測試時間的制約，本實驗的測試數量有限，但是結論很明顯：丙綸織物的耐候/耐光色牢度水平有很大的提升空間，織物工藝機構的改進、新型光穩定劑以及與抗氧劑協同效應的開發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。