CN111074644A - 一种荧光高可视性面料及其用途 - Google Patents

一种荧光高可视性面料及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种荧光高可视性面料及其用途。该面料是由聚酯纤维和棉纤维组成的荧光橙红色机织物或针织物，其中，聚酯纤维中至少含有主成分为吡喃结构的分散荧光黄染料以及分散荧光红染料，棉纤维中至少含有主成分为三嗪结构的非荧光活性橙红染料。本发明的面料荧光橙红色警示效果优越，可广泛用于制作各类警示用服装。

Description

一种荧光高可视性面料及其用途
技术领域
本发明属于纺织、材料领域，具体涉及一种荧光高可视性面料及其用途。
背景技术
随着汽车业、船舶业、运输业等迅猛发展，引发的安全事故数目越来越多，其主要原因是交通相关的从业人员身处危险的作业环境中，集中注意于工作，未能及时发现危险情况，无法有效的规避，从而导致安全事故的发生。所以，开发出具有高视认效果的服装是解决交通安全防护问题的必要措施。目前警示服装已成为环卫、警察、急救、邮政快递，建筑等诸多行业的职业服装，但有很多从业人员穿着光亮较弱的警示服，对自身安全没有保障，对交通畅通也带来影响。
高可视性警示服是利用荧光染料，将太阳光中的紫外光转化为可见荧光，具有警示色彩的荧光可以显示作业人员的存在，起到显著的警示效果。目前着装警示服的作业人员，大多是置身于户外环境中，高视认材料经过太阳光长期照射后，材料内的荧光染料发生分解升华，使表面颜色被淡化，其光学性能降低，安全防护效果降低。如果及时弃旧换新，则造成服装的大量浪费，同时增加了从业人员的经济负担。
而对于高可视性面料的高品质要求，新推行的ISO 20471：2013标准和JIS T8127：2015标准都有详细的介绍，ISO标准主要针对的是欧美市场高可视产品，进行规范化的品质要求，而JIS标准主要针对的是日本市场高可视产品，进行规范化的品质要求。
ISO标准与JIS标准的主要区别在于，ISO标准使用的是氙灯的光源进行照射评价，JIS标准不但使用的了氙灯光源，还要满足碳弧的高强度照射，因此要满足JIS标准更加困难。
目前，对于涤棉系高可视性面料的研究也是相当多的。如专利文献CN10795614A中公开了涤棉荧光黄面料染色及阻燃的生产工艺，通过染色工艺中控制染色配方和染色工艺流程及参数，在氧化水洗后增加清洗工艺，所得涤棉面料既具有阻燃效果，又能满足荧光高能见警示服标准要求，但该技术仅适用于黄色警示服，未涉及其它警示色的研究。又如，专利文献特开2017-20145中公开了一种高可视性面料，该面料由荧光分散染料着色的聚酯纤维和非荧光染料着色的纤维素纤维组成，具有高可视性效果和优越的耐光牢度，而且吸湿排汗性优良，但事实上对于荧光橙色面料而言，辉度值等还有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐光性极为优越的荧光橙红色高可视性面料，以及由该高可视性面料制得的警示服装。
本发明的技术解决方案是：
本发明的荧光高可视性面料，由棉纤维和聚酯纤维组成，聚酯纤维通过荧光分散染料着色，棉纤维至少通过非荧光活性染料着色；其中荧光分散染料包括荧光分散红染料和荧光分散黄染料，其主成分具有吡喃结构；非荧光活性染料为活性橙红染料，其主成分具有三嗪结构。
本发明利用特定种类的荧光分散黄染料、荧光分散红染料以及活性橙红染料对聚酯/棉纤维形成的面料进行着色，有效解决了荧光橙红色面料的辉度提升及耐光性不良的问题。不论是100g/m3未满的轻薄品，还是100g/m3以上300g/m3以下的厚布品，可视性效果也极为优越。
具体实施方式
本发明的荧光高可视性面料，由棉纤维和聚酯纤维组成，聚酯纤维通过荧光分散染料着色，棉纤维至少通过非荧光活性染料着色；其中荧光分散染料包括荧光分散红染料和荧光分散黄染料，其主成分具有吡喃结构；非荧光活性染料为活性橙红染料，其主成分具有三嗪结构。
本发明所用荧光分散染料一种分子比较小,结构上不带水溶性基团，在染色时必须借助于分散剂的染料，其主成分具有吡喃结构。由于具有较好的光稳定性，较高的荧光量子产率等优异特点，所以在荧光染色领域具有较大的应用市场。本发明中，荧光分散染料优选具有内酯结构的苯并吡喃类化合物，其中，苯并吡喃类化合物不仅有着更高的荧光量子产率，而且光化学性可调，荧光发色效果好；其具有的内酯结构同时可以阻抑双键的旋转，大大提高了光稳定性，色牢度佳。
苯并吡喃类化合物的结构如下式所示：
Figure 72262DEST_PATH_IMAGE001
式2。
荧光分散红染料的溶液可以吸收紫外光，并将其转化为可见红光，增加反射至人眼中的红光的总反射量。此外，该染料还可以吸收可见红光的补色光（绿光）。本发明中的吡喃类荧光分散红染料对紫外光区域中200～320nm波段有显著的吸收特性，且对500～520nm波段的可见绿光有显著的吸收峰。
荧光分散黄染料的溶液可以吸收紫外光，并将其转化为可见黄光，增加反射至人眼中的黄光的总反射量。此外，该染料还应该吸收可见黄光的补色光（蓝光）。本发明中的吡喃类荧光分散黄染料对紫外光区域中200～300nm波段有显著的吸收特性，且对420～460nm波段的可见蓝光有显著的吸收峰。
本发明所用非荧光活性染料为活性橙红染料，其主成分具有三嗪结构，其结构式如下所示：
Figure 802452DEST_PATH_IMAGE002
式3。
活性橙红染料的溶液可以吸收可见橙红色的补色光（蓝光和绿光）。本发明的三嗪类活性橙红色染料对420～530nm波段的可见蓝紫光/蓝光以及绿光均有显著的吸收峰。
本发明中，优选棉纤维，还通过荧光活性染料进行了着色，所述荧光活性染料为荧光活性黄染料，其主成分具有为乙烯砜型结构。这样可以进一步提高面料的辉度。
众所周知，过多接触紫外线可能会对健康造成影响，比如晒伤、皱纹、晒斑等，一般会要求服装具备吸收或者屏蔽紫外线的功能。因此，为了吸收或者屏蔽紫外线，染色中需要并用紫外线吸收剂（UV吸收剂）进行加工。二氧化钛等无机类UV吸收剂由于对纤维亲和吸附力低，有可能存在牢度差、抗紫外持久性差等问题。因此本发明优选使用有机UV吸收剂。本发明所用有机UV吸收剂，在选择时不但要考虑与被加工的面料的成纤聚合物相适应，而且要考虑能够满足其他的基本物性，如洗涤色牢度、耐光色牢度、撕裂强度等性能。本发明所用有机UV吸收剂可以为市售品，也可按照本领域的公知技术合成。
本发明所用有机UV吸收剂，可以为苯甲酸酯类、苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、苯并恶嗪酮类中的一种或几种。一般来说，300～400nm的紫外光对染料结构破坏最大，而苯并三唑类紫外线吸收剂可以吸收300～400nm波段，既能提高织物的耐光性，又不影响荧光染料的荧光发色，因此作为优选。
本发明所用苯并三唑类紫外线吸收剂为具有如下式1结构的化合物：
Figure 644506DEST_PATH_IMAGE003
式1。
更优选上述化合物中还含有-SO3H基团。-SO3H基团能与聚酯纤维上的-OH基团进行反应，使得有机UV吸收剂牢固地结合到聚酯纤维上耐久性得到提高。
为了赋予面料优良的吸湿排汗性及抗皱耐磨性，优选棉纤维的含量为15重量%以上50重量%以下。棉纤维含量超过50重量%的话，面料的耐磨性能有下降的趋势，在使用过程中容易被磨损，导致面料上附着的荧光染料损失，影响警示效果。而棉纤维含量低于15重量%的话，警示服的透气性有下降的趋势，会影响舒适度。
依据ISO 20471：2013标准或者JIS T 8127：2015标准测得本发明的面料的CIE色度坐标（x，y）在（0.610，0.390）、（0.535，0.375）、（0.570，0.340）以及（0.655，0.345）所规定的范围内，最小辉度值β为0.40以上。
依据ISO 20471：2013标准或者JIS T 8127：2015标准，测得本发明的面料氙灯照射后的CIE色度坐标（x，y）在（（0.610，0.390）、（0.535，0.375）、（0.570，0.340）以及（0.655，0.345）所规定的范围内，最小辉度值β为0.40以上。
依据JIS T 8127:2015标准，测得本发明的面料碳弧灯光照射后的CIE色度坐标（x，y）在（0.610，0.390）、（0.535，0.375）、（0.570，0.340）以及（0.655，0.345）所规定的范围内，最小辉度值β为0.40以上。
本发明的高可视性面料，不但能够满足ISO标准和JIS标准的光照要求，而且能够同时满足标准中的坚牢度要求。洗涤坚牢度变退色4-5级，污染4级；耐光色牢度3～4级以上；耐汗坚牢度4级以上；耐热压坚牢度4-5级以上。
本发明的高可视性面料可通过如下方法制得：
将聚酯/棉纤维的机织或针织坯布放入染色机内，与至少含有具有吡喃结构的荧光黄分散染料和吡喃结构的荧光红分散染料形成的加工液A混合均匀，浴比为1：10～50，在125～135℃下保温30～60分钟；然后采用常规条件进行还原清洗、水洗，甩干。
然后，向染色机内加入含有具有三嗪结构的橙红色活性染料（非荧光）的加工液B混合均匀，浴比为1：10～50，在60～70℃下保温45～75分钟；然后采用常规条件进行皂洗、水洗，甩干，最后烘干，得到成品。优选加工液B中还使用了具有乙烯砜型结构的荧光黄活性染料。
本发明中，荧光分散红染料、荧光分散黄染料以及非荧光活性染料、荧光活性染料可直接使用市售品，也可按照本领域的公知技术合成。上述染料的用量可根据需要进行调节。
其中荧光分散黄染料的用量优选1～3%o.w.f.。用量少于1%o.w.f.时，面料的颜色偏浅，高可视性效果有变差的趋势，用量超过3%o.w.f.时，面料的辉度有降低的趋势，此外，还会增加染色成本。
荧光分散红染料的用量优选0.5～1.5%o.w.f.。用量少于0.5%o.w.f.的话，有可能起不到调节面料CIE色度坐标的效果；用量超过1.5%o.w.f.的话，面料的CIE色度坐标有超出ISO 20471：2013标准或者JIS T 8127：2015标准中所规定的色度范围的趋势。
非荧光橙红活性染料用量优选0.05～0.2%o.w.f.。用量少于0.05%o.w.f.的话，棉纤维上染不充分，有可能出现色差问题；用量超过0.2%o.w.f.的话，面料的辉度有降低的趋势。
荧光黄活性染料的用量优选0.1～0.3%o.w.f.。用量少于0.1%o.w.f.的话，有可能不能充分有效且显著地提高面料的辉度；当其用量超过0.3%o.w.f.的话，由于此类染料的耐光性相对较弱，光照后有可能会导致面料的色度及耐光色牢度下降。
有机UV吸收剂的用量可根据需要进行调节，优选为1～4%o.w.f.。如果其用量超过4%o.w.f.，UV吸收剂会吸收大量的紫外光，导致荧光染料不能得到充分的紫外光转化为荧光，染料的荧光发色效果有可能会受到影响；而用量低于1%o.w.f.，抗紫外效果有下降的趋势。
下面结合实施例及比较例对本发明作进一步说明。
实施例及比较例中所涉及的物性按照如下方法测试：
（1） 荧光分散染料及苯并三唑类UV吸收剂的确认
a.取1g荧光高可视性面料，将其充分溶解于盛有100ml六氟异丙醇的锥形瓶中，其中的聚酯组分、分散染料及UV吸收剂完全被溶解，并过滤后，取滤液；
b.利用紫外分光光度计，对上述滤液进行吸光度测定，得到上述溶解液的吸光度曲线，由200nm～800nm波段的吸光度曲线判断面料中的分散染料及紫外线吸收剂的种类。混合液的吸收峰如下：如果紫外光区域中200～300nm存在明显吸收特性，且在可见光420～460nm区域中存在一个大的吸收峰，初步判定为吡喃类荧光分散黄染料；在可见光500～520nm区域中存在一个大的吸收峰，初步判定为吡喃类荧光分散红染料；如果在300nm～400nm区间存在两个吸收峰，峰值分别对应在315～320cm-1、385～390cm-1处，初步判定含有苯并三唑类紫外线吸收剂；按照上述方法，可以初步判定染料与紫外线吸收剂的种类；
c.将a中得到的滤液，同时进行液态红外结构测定，得到上述溶解液的红外光谱图。其中苯并吡喃类染料对应的红外特征峰：1870～1550cm-1、1600～1450cm-1、1310～1020cm-1。；苯并三唑类UV吸收剂对应的红外特征峰：1600～1450cm-1、1310～1250 cm-1、1280～1180cm-1；按照上述方法，可以最终判定染料与紫外线吸收剂的种类。
（2）普通活性染料及荧光活性染料确认步骤如下：
a．取1g荧光高可视性面料，充分溶解于盛有100ml六氟异丙醇的锥形瓶中，其中的聚酯组分、分散染料及UV吸收剂完全溶解于六氟异丙醇，过滤后，取残存纤维，充分水洗干净后，烘干，用硫酸溶解至纤维完全溶解。
b.利用紫外分光光度计，进行液体的吸光度测定，得到上述溶解液的吸光度曲线，由200nm～800nm波段的吸光度曲线可以判断纺织品中是否含有本专利中所述的各种类的活性染料。混合液的吸收峰如下：如果紫外光220～275nm区域中存在明显吸收特性，且在可见光435nm～455nm处存在一个吸收峰，初步判定含有乙烯砜类荧光活性染料；如果在可见光420nm～530nm区域中存在2个吸收峰，峰值分别对应在420nm～430nm、500nm～510nm处，初步判定含有三嗪类普通活性橙红染料。按照上述方法，可以初步判定染料的种类。
c.将上述得到的滤液进行液态结构测定，得到上述溶解液的红外光谱图，其中三嗪结构类染料对应的红外特征峰3040～3010cm-1、1690～1640cm-1、1360～1020cm-1、1650～1590cm-1、900～650cm-1；乙烯砜型荧光活性染料对应的红外特征峰：3650～3580cm-1、3400～3200cm-1、3000～2800cm-1、1680～1620 cm-1、1300～1000cm-1、1220～1040cm-1；按照上述方法，可以最终判定染料的种类。
（3）色度坐标（色值x，色值y）
ISO 2047：2013标准或JIS T 8127：2015标准：CIE15。
（4）亮度因子（辉度β值）
ISO 20471：2013标准或JIS T 8127：2015标准：CIE15。
（5）洗涤坚牢度
ISO 105-C06b：2010。
（6）耐汗坚牢度
ISO 105-E04：2013。
（7）耐光色牢度
ISO 105-B02：2014。
（8）热压坚牢度
ISO 105-X11：1994。
以下实施例及比较例中所涉及的各试剂具体如下：
（1） 紫外线吸收剂
苯并三唑类紫外线吸收剂：
Figure 39715DEST_PATH_IMAGE004
；
苯甲酸酯类紫外线吸收剂-b：
Figure 667137DEST_PATH_IMAGE005
；
实施例1
由经纬纱织造得到的经纬密107*91根/inch的机织坯布（聚酯65/棉35）放入染色机内，与由2.0%o.w.f.主成分为吡喃结构的荧光分散黄染料、0.9%o.w.f.主成分为吡喃结构的荧光分散红染料形成的加工液A，混合均匀，浴比为1：20，在130℃下保温45分钟；然后按照常规方法进行还原清洗（保险粉2g/L、氢氧化钠2g/L，在80℃下保温30分钟，pH值8～9.5）、水洗，甩干；然后向染色机内加入由0.1%o.w.f.主成分为三嗪结构的非荧光活性橙红染料形成的加工液B，混合均匀，浴比为1：20，在65℃下保温60分钟；然后按照常规方法进行皂洗处理（皂洗剂2g/L、在90℃下保温10分钟）、水洗，最后烘干。得到实施例1的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
实施例2
加工液B中同时加入0.2%o.w.f.主成分为乙烯砜类结构的荧光活性黄染料，其余同实施例1，得到实施例2的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
实施例3
加工液A中同时加入与3%o.w.f.苯并三唑类UV吸收剂，其余同实施例2，得到实施例3的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
实施例4
主成分为乙烯砜类结构的荧光活性黄染料的用量为0.5%o.w.f.，其余同实施例3，得到实施例4的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
实施例5
将苯并三唑类UV吸收剂替换为苯甲酸酯类UV吸收剂，其余同实施例3，得到实施例5的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
实施例6
加工液A中加入由2.5%o.w.f.主成分为吡喃结构的荧光分散黄染料、1.3%o.w.f.主成分为吡喃结构的荧光分散红染料以及3%o.w.f.苯并三唑类UV吸收剂，加工液B中加入由0.15%o.w.f.主成分为三嗪结构的非荧光活性橙红染料及0.25%o.w.f.主成分为乙烯砜类结构的荧光活性黄染料，其余同实施例3，得到实施例6的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
实施例7
机织坯布中棉纤维含量为60重量%，其余同实施例3，得到实施例7的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
比较例1
将主成分为吡喃类结构的荧光分散黄染料替换为主成分为喹喔啉类结构的荧光分散黄染料，其余同实施例3，得到比较例1的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
比较例2
将主成分为吡喃类结构的荧光分散红染料替换为氨茴酸酰胺类荧光分散红染料，其余同实施例3，得到比较例2的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
比较例3
将主成分为吡喃类结构的荧光分散黄染料替换为主成分为喹喔啉类结构的荧光分散黄染料，将吡喃类荧光分散红染料替换为氨茴酸酰胺类荧光分散红染料，其余同实施例3，得到比较例3的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
比较例4
将三嗪类普通活性橙红染料替换为嘧啶类普通活性橙红染料，其余同实施例2，得到比较例4的高可视性聚酯/棉纤维纺织品。具体参数见表1、2。
表1
Figure 551916DEST_PATH_IMAGE006
表2
Figure 629069DEST_PATH_IMAGE007

Claims (9)

1.荧光高可视性面料，由棉纤维和聚酯纤维组成，其特征是：
所述聚酯纤维通过荧光分散染料着色，
所述棉纤维至少通过非荧光活性染料着色；
其中所述荧光分散染料包括荧光分散红染料和荧光分散黄染料，其主成分具有吡喃结构；
所述非荧光活性染料为活性橙红染料，其主成分具有三嗪结构。
2.根据权利要求1所述荧光高可视性面料，其特征是：所述棉纤维还通过荧光活性染料进行了着色，所述荧光活性染料为荧光活性黄染料，其主成分具有乙烯砜型结构。
3.根据权利要求2所述荧光高可视性面料，其特征是：所述非荧光活性染料与荧光活性染料在纤维上的附着量比为1～1.5：3.5～5.5。
4.根据权利要求1或2所述荧光高可视性面料，其特征是：所述聚酯纤维上还含有能够吸收300nm～400nm紫外光波段的苯并三唑类化合物，所述苯并三唑类化合物具有如下式1结构：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式1。
5.根据权利要求1所述荧光高可视性面料，其特征是：所述棉纤维的含量为15重量%以上50重量%以下。
6.根据权利要求1所述荧光高可视性面料，其特征是：依据ISO 20471：2013标准或者JIS T 8127：2015标准测得该纺织品的CIE色度坐标（x，y）在（0.610，0.390）、（0.535，0.375）、（0.570，0.340）以及（0.655，0.345）所规定的范围内，最小辉度值β为0.40以上。
7.根据权利要求1所述荧光高可视性面料,其特征是：依据ISO 20471：2013标准或者JIS T 8127：2015标准，测得该纺织品氙灯照射后的CIE色度坐标（x，y）在（0.610，0.390）、（0.535，0.375）、（0.570，0.340）以及（0.655，0.345）所规定的范围内，最小辉度值β为0.40以上。
8.根据权利要求1所述荧光高可视性面料,其特征是：依据JIS T 8127：2015标准，测得该纺织品碳弧灯光照射后的CIE色度坐标（x，y）在（0.610，0.390）、（0.535，0.375）、（0.570，0.340）以及（0.655，0.345）所规定的范围内，最小辉度值β为0.40以上。
9.一种采用权利要求1～8中任一项所述荧光高可视性面料制得的警示服装。
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