紫外-臭氧辐射法（UVO）在纺织领域的应用

羊毛是制作呢绒、绒线、毛毯、毡呢等纺织品的主要纺织原料，往往需要对织物表面进行亲水性改性，使其具有吸湿排汗的功能。

由于织物表面改性剂对环境污染严重，目前的改性方法更倾向于干式表面处理。紫外线照射成为一种可选方案。国外研究人员对此进行了深入研究。采用的方法为紫外-臭氧辐射法（Ultraviolet-Ozone，UVO）。

UVO法工艺简单、价格低廉、且没有高能动粒子的轰击作用，条件温和，对材料表面伤害较小。因此，UVO法备受材料表面改性研究者的青睐。

紫外-臭氧改性机理

臭氧的产生及光解

UVO辐照法所使用的光源为低压汞蒸气灯，可同时发射波长为253.7和184.9 nm 的紫外光，其强度比通常在0.1~0.3，具体反应过程如下：

UVO辐照下的高分子表反应

在辐照高分子材料时，其表面会暴露在由紫外﹣臭氧形成的活性环境中，环境中包含大量的活性粒子，如原子氧、处于激发态的分子氧及活性自由基等。高分子链段与活性粒子的反应机理如图1中所示。

可以看出，在两种波长的短波紫外光的照射下，臭氧会不断的生成和分解，原子氧和分子氧的浓度就会不断累积。其中原子氧以O（³P）和O（'D）的形式存在，二者均为强氧化剂，但反应方式不同。

O（³P）从高分子的碳链中提取出氢原子，产生碳自由基，其与空气中存在的羟基自由基结合形成羟基；或者羟基自由基与碳自由基提取一个氢原子，在高分子链上留下一个烯烃单元；分子氧与碳自由基反应，形成一个过氧基团，然后从相邻的碳链中提取一个氢原子，形成过氧化氢单元；羟基与过氧化氢进一步被O（³P）氧化，得到酮或酯基。

如果相邻链上的自由基或过氧基团发生碰撞，则会导致高分子分子链的交联。与O（³P）不同，O（'D）可插入分子链中的 C—H 或 C—C 键，形成羟基或者醚基，之后被O（'D）进一步氧化形成酮和酯。最终，高分子表面生成的众多产物，统称为低分子量氧化物（ Low Molecular Weight Oxidised Material , LMWOM )。

综上， UVO 辐照氧化作用涉及到表面自由基与化学官能团的重组，得到原有材料表面所不具备的活性官能团，进而获得具有不同性质的高分子表面，从而实现表面改性。

UVO对纺织材料的表面性能影响

外国研究人员以织物润湿性、失重率和黄度指数为评价指标，评估了 UVO 辐照对羊毛纤维的影响，随后用颜料对其进行染色，研究了 UVO 辐照对染色性能的影响。

结果表明，经UVO辐照100h后，织物所需完全润湿的时间缩短了930s，表面亲水性大幅提高。黄色指数从12.53增加到29.52，颜料的可染性增强。

由此说明， UVO工艺在节约能源、控制污染和安全方面有独特的优势。

传统染色技术难以对芳纶纤维进行染色。研究人员研究了UVO辐照对芳纶织物表面润湿性的影响，FTIR结果显示，辐照后的表面出现了羰基和羟基，表明芳纶纤维表面氧含量增加。

随着紫外线辐照强度的增加，芳纶的润湿时间明显减少，说明增大紫外辐照强度可以在短时间内获得优异的亲水性（如图2所示）。

此外，亲水性较强的表面更易吸附染料，增加可染性。进而说明 UVO 工艺在纺织品的染色领域具有广阔的发展前景。

综上所述， UVO同样也适用于羊毛或芳纶纤维等纺织材料中。其不仅可以有效提高纺织品的亲水性，使纺织品更加亲肤，并且更有利于染色。

分析表明经 UVO 辐照后表面亲水性增强，表面产生众多活性含氧官能团。此外， UVO 工艺相比其他改性工艺更加环保节能。UVO工艺不仅操作简单，使用过程方便快捷，而且绿色环保，是一种可以广泛应用的表面改性工艺。

来源：UVLED行业观察

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