论文题目：基于不同环保材料的遮光面料性能研究与开发

** Research and Development of Blackout Fabrics Based on Different Eco-friendly Materials

摘要

随着全球环保意识的增强和可持续发展理念的深入人心,纺织工业正面临着从传统生产模式向绿色、低碳、循环方向转型的迫切需求，遮光面料作为功能性纺织品的重要组成部分，广泛应用于窗帘、遮阳篷、汽车内饰等领域，但其传统生产过程常涉及PVC等非环保涂层材料，存在环境污染和健康隐患，本研究旨在开发并评估一系列新型环保遮光面料，以替代传统产品。

本文首先系统梳理了遮光面料的遮光机理、传统生产工艺及其环境问题，在此基础上，选取了生物基聚氨酯、无氟防水剂以及可回收涤纶等环保材料，通过涂层、层压和织造复合等工艺，成功制备了三种不同类型的环保遮光面料样品，通过对比实验，采用国家标准测试方法，系统研究了样品的遮光性能、物理机械性能（断裂强力、撕破强力、色牢度）、环保性能（甲醛含量、可挥发性有机物VOCs）以及功能性（防水、防污）。

研究结果表明：1) 以生物基聚氨酯为涂层的面料遮光率可达99.9%以上，物理性能优异，且甲醛和VOCs释放量远低于国家标准；2) 采用热熔胶膜层压工艺制备的面料，遮光性能稳定，且手感柔软，但需关注热压工艺对面料强力的影响；3) 通过高密度织造与功能性后整理相结合的面料，遮光率可达98%以上，兼具良好的透气性和环保性，综合各项性能，生物基聚氨酯涂层面料在遮光效果和综合环保性能方面表现最为突出。

本研究证实了利用新型环保材料开发高性能遮光面料的可行性,为推动功能性纺织品行业的绿色升级提供了理论依据和技术参考，具有重要的学术价值和市场应用前景。

环保面料；遮光面料；生物基材料；涂层工艺；性能评价；可持续发展

Abstract

With the growing global awareness of environmental protection and the deepening concept of sustainable development, the textile industry is facing an urgent need to transition from traditional production models to green, low-carbon, and circular ones. As a crucial component of functional textiles, blackout fabrics are widely used in curtains, sunshades, and automotive interiors. However, their traditional production often involves non-eco-friendly materials like PVC coatings, posing environmental pollution and health risks. This research aims to develop and evaluate a series of new eco-friendly blackout fabrics to replace conventional products.

This paper first systematically reviews the light-blocking mechanism, traditional production processes, and associated environmental issues of blackout fabrics. Subsequently, three types of eco-friendly blackout fabric samples were successfully prepared using coating, lamination, and weaving composite processes, selecting bio-based polyurethane, fluorine-free water-repellent agents, and recycled polyester as key materials. Through comparative experiments, the samples' light-blocking performance, physical and mechanical properties (tensile strength, tear strength, color fastness), eco-performance (formaldehyde content, Volatile Organic Compounds VOCs), and functionality (waterproofing, stain resistance) were systematically evaluated according to national standard testing methods.

The results indicate that: 1) The fabric coated with bio-based polythane achieves a light-blocking rate of over 99.9%, exhibits excellent physical properties, and its formaldehyde and VOC emissions are significantly lower than national standards; 2) The fabric prepared by hot-melt adhesive film lamination demonstrates stable light-blocking performance and a soft hand-feel, although the influence of the hot-pressing process on fabric strength requires attention; 3) The fabric combining high-density weaving with functional finishing achieves a light-blocking rate of over 98%, while also possessing good breathability and eco-friendliness. Comprehensive performance evaluation shows that the bio-based polyurethane coated fabric is the most outstanding in terms of light-blocking effectiveness and overall eco-performance.

This research confirms the feasibility of developing high-performance blackout fabrics using novel eco-friendly materials, providing a theoretical basis and technical reference for promoting the green upgrade of the functional textile industry. It holds significant academic value and promising market application prospects.

Keywords: Eco-friendly Fabric; Blackout Fabric; Bio-based Material; Coating Process; Performance Evaluation; Sustainable Development

目录

第一章 绪论 1.1 研究背景与意义 1.2 国内外研究现状 1.2.1 遮光面料技术发展现状 1.2.2 环保材料在纺织品中的应用现状 1.2.3 现有研究的不足 1.3 研究内容与目标 1.4 论文结构安排

第二章 理论基础 2.1 遮光面料的遮光机理 2.1.1 吸收遮光原理 2.1.2 反射遮光原理 2.1.3 结构遮光原理 2.2 环保遮光面料的关键材料 2.2.1 生物基高分子材料（如生物基PU、PLA） 2.2.2 无氟防水防油剂 2.2.3 可回收/可降解纤维（如rPET、天丝、麻纤维） 2.3 环保遮光面料的加工工艺 2.3.1 涂层工艺 2.3.2 层压复合工艺 2.3.3 高密度织造与后整理工艺

第三章 实验部分 3.1 实验材料与仪器 3.1.1 实验材料（基布、涂层剂、粘合剂等，需列出具体规格和厂家） 3.1.2 实验仪器（小样轧车、定型机、强力机、分光光度计等） 3.2 样品制备工艺 3.2.1 方案一：生物基聚氨酯涂层面料制备工艺流程 3.2.2 方案二：热熔胶膜层压复合面料制备工艺流程 3.2.3 方案三：高密度织造与无氟后整理面料制备工艺流程 3.3 性能测试与表征方法 3.3.1 遮光性能测试（参照GB/T 18801-2025，使用分光光度计） 3.3.2 物理机械性能测试（断裂强力、撕破强力、色牢度等，参照相应国标） 3.3.3 环保性能测试（甲醛含量、pH值、可挥发有机物VOCs，参照GB 18401-2010） 3.3.4 功能性测试（防水性能，参照AATCC 22；防污性能，参照AATCC 118）

第四章 结果与讨论 4.1 不同工艺对面料遮光性能的影响 4.1.1 涂层厚度与遮光率的关系 4.1.2 层压工艺参数对遮光效果的影响 4.1.3 织造密度与遮光率的关系 4.2 不同工艺对面料物理机械性能的影响 4.2.1 强力性能对比分析 4.2.2 色牢度及手感主观评价 4.3 不同工艺对面料环保性能的影响 4.3.1 甲醛及VOCs释放量对比 4.3.2 环保材料的环境效益分析 4.4 不同工艺对面料功能性的影响 4.4.1 防水性能对比 4.4.2 防污性能对比 4.5 综合性能分析与讨论 4.5.1 各方案优缺点总结 4.5.2 性能与成本的平衡考量

第五章 结论与展望 5.1 主要结论 5.2 不足与展望 5.2.1 研究不足 5.2.2 未来展望（如：开发完全可生物降解的遮光面料、智能调光遮光面料、生命周期评价LCA等）

参考文献

致谢

范例

第一章 绪论

1 研究背景与意义

• 背景： 阐述全球气候变化、资源枯竭、环境污染等严峻挑战，引出“双碳”目标下各行业绿色转型的必要性，聚焦纺织印染行业，指出其是能耗和排污大户，功能性纺织品（如遮光面料）在带来便利的同时，其传统生产工艺（如PVC涂层）存在难以回收、含有害物质、生产过程污染大等问题，与可持续发展理念相悖。
• 意义：
  • 理论意义： 探索新型环保材料在功能性纺织品中的应用机理，丰富纺织材料科学和染整工程的理论体系。
  • 实践意义： 开发出高性能、环境友好的遮光面料，满足市场对绿色健康产品的需求，推动企业技术升级，提升产品附加值，为行业提供可行的技术路径。

2 国内外研究现状

• 2.1 遮光面料技术发展现状：
  • 国外： 概述欧美、日本等发达国家和地区在遮光面料领域的发展，他们起步早，技术成熟，产品系列化，重点介绍其技术特点，如：高精密织造技术、功能性后整理技术（三防、抗紫外线、抗菌）、以及智能遮光材料（如电致变色、光致变色）的研发动态，强调其在环保法规（如REACH、OEKO-TEX® Standard 100）的严格驱动下，对PVC等有害材料的替代研究非常活跃。
  • 国内： 分析中国遮光面料产业的发展现状，作为全球最大的纺织品生产和出口国，我国遮光面料产能巨大，但主要集中在附加值不高的中低端市场，核心技术（如高端涂层剂、功能性助剂）对外依存度较高，近年来，在国家政策引导下，企业和科研机构开始重视环保面料的研发，但与国外先进水平相比，在材料创新、工艺优化和性能稳定性方面仍有差距。
• 2.2 环保材料在纺织品中的应用现状：

  列举当前研究热点：生物基纤维（如PLA、玉米纤维）、可回收纤维（如rPET）、植物纤维（麻、棉的有机化处理）、环保染化料（无甲醛固色剂、无氟防水剂）等，并简述它们在服装、家纺等领域的应用情况。

• 2.3 现有研究的不足：
  • 目前多数研究集中于单一环保材料的应用,缺乏对多种环保材料进行复合设计以实现多功能遮光性能的系统研究。
  • 对环保遮光面料的性能评价体系不够完善,往往侧重于单一性能（如遮光率或环保性），而对其物理耐久性、功能性的综合评价不足。
  • 新工艺（如生物基涂层）的成本控制和规模化生产技术仍有待突破。

第二章 理论基础

1 遮光面料的遮光机理

• 吸收遮光： 利用材料本身对光的吸收特性，炭黑等深色染料或具有共轭双键的高分子材料能吸收大部分可见光，这是涂层面料实现遮光的主要原理。
• 反射遮光： 利用材料表面的高反射率，金属镀层面料或含有高折射率填料的涂层，将光线反射回去，但此方法可能产生眩光。
• 结构遮光： 利用材料内部的多层、高密度结构，使光线在纤维间的空隙中发生多次反射、散射和吸收，最终无法穿透，这是高密织物和复合面料的核心原理，通过“梭织/针织基布 + 功能膜/涂层”的三明治结构，实现极致遮光。

2 环保遮光面料的关键材料

• 生物基聚氨酯： 详细介绍其定义（以生物质资源为原料单体合成的PU）、优势（生物基含量高、部分可生物降解、低VOCs、性能可调）、以及作为涂层剂在遮光面料中的应用优势（成膜性好，遮光效果可控，手感可通过配方调节）。
• 无氟防水剂： 解释传统含氟防水剂（C8）的环境危害（持久性、生物累积性、毒性），介绍无氟防水剂的种类（如碳氢树脂、硅酮、含氟丙烯酸酯等）及其工作原理（改变表面能），并评价其在环保和性能上的平衡。

第三章 实验部分

1 实验材料与仪器

• 表格形式呈现，清晰明了。 | 类别 | 名称/型号 | 生产厂家/来源 | | :--- | :--- | :--- | | 基布 | 100% 涤纶平纹布 | XX纺织厂 | | 涂层剂 | 生物基聚氨酯水分散液（固含量40%） | XX化工公司 | | 粘合剂 | 聚氨酯热熔胶膜（30μm） | XX胶粘剂公司 | | 功能膜 | EVA/PE复合遮光膜 | XX塑料公司 | | 防水剂 | 无氟防水整理剂（碳氢树脂型） | XX助剂公司 | | 仪器 | M239A型小样轧车 | Rapid Labo | | | R-3型定型机 | Taiwan Hongxun | | | YG(B)026D型电子织物强力机 | Fangyuan Instrument | | | UltraScan PRO型测色配色仪 | HunterLab |

2 样品制备工艺

• 生物基聚氨酯涂层面料
  1. 前处理： 涤纶坯布 → 碱减量（去除表层，增加吸附性）→ 烘干。
  2. 涂层： 采用刮涂或刮棒中试涂布机，在基布上均匀涂覆生物基PU浆料，控制湿态涂层厚度为0.5mm。
  3. 焙烘： 将涂层后的面料在100℃下预烘3分钟，然后在150℃下焙烘2分钟，使PU成膜并交联固化。
  4. 后处理： 冷却，卷装。

第四章 结果与讨论

1 不同工艺对面料遮光性能的影响

• 图4.1 不同面料的遮光率对比图（柱状图）
• 文字描述： 如图4.1所示，三种方案制备的面料均表现出优异的遮光性能，方案一（PU涂层）的遮光率最高，达到99.95%，这归因于PU涂层内部均匀分散的深色颜料，其对光线形成了有效的吸收和阻挡，方案二（层压复合）的遮光率为99.8%，其遮光效果主要来自于遮光膜对光线的物理阻隔和反射，方案三（高密织造）的遮光率为98.5%，虽略低于前两者，但已能满足大部分高端窗帘的遮光要求，其遮光机理依赖于高密度结构对光线的多次散射和吸收。

3 不同工艺对面料环保性能的影响

• 表4.3 三种面料环保性能测试结果对比 | 样品 | 甲醛含量 (mg/kg) | VOCs总量 (mg/m²) | 符合标准 | | :--- | :--- | :--- | :--- | | 方案一 | <5 | <50 | GB 18401-2010 B类 | | 方案二 | <5 | <60 | GB 18401-2010 B类 | | 方案三 | <5 | <30 | GB 18401-2010 A类 | | 传统PVC涂层面料 | 25 | 350 | GB 18401-2010 C类 |
• 文字描述： 从表4.3可以看出，本研究开发的三种环保面料，其甲醛和VOCs释放量均远低于国家标准限值，且显著优于传统的PVC涂层面料，特别是方案三，由于未使用化学涂层，仅依靠后整理，其VOCs释放量最低，这充分证明了采用环保材料和工艺，可以从源头上解决功能性纺织品的有害物质释放问题，保障消费者的健康安全。

第五章 结论与展望

1 主要结论

1. 成功采用生物基聚氨酯涂层、热熔胶膜层压和高密度织造三种工艺，制备出遮光率均超过98%的环保遮光面料，验证了技术路线的可行性。
2. 生物基聚氨酯涂层面料在遮光性能（>99.9%）和综合物理机械性能方面表现最优，且环保性能卓越，是替代传统PVC涂层的理想选择。
3. 热熔胶膜层压面料遮光效果稳定,手感柔软，但需优化热压工艺以减少对面料强力的损伤。
4. 高密度织造结合无氟后整理的面料,在保证遮光效果的同时，拥有最佳的透气性和最低的VOCs释放，代表了“物理法”实现功能性的发展方向。

2 不足与展望

• 不足： 本研究主要进行了实验室小样制备和性能测试，对于中试放大和规模化生产中的工艺稳定性、成本控制等问题研究不足，未对所开发面料的耐久性（如反复水洗、日晒后的性能衰减）进行长期跟踪测试。
• 展望：
  1. 材料创新： 未来可探索更高生物基含量的材料（如完全生物基的PU），以及可完全堆肥或海洋降解的生物基遮光膜。
  2. 功能集成： 开发集遮光、隔热、调光、抗菌、能量收集等多功能于一体的智能环保遮光面料。
  3. 绿色工艺： 探索使用超临界CO₂无水染色、等离子体处理等更清洁的工艺技术，进一步降低生产过程中的能耗和排放。
  4. 生命周期评价： 对所开发的环保面料进行从原料获取、生产、使用到废弃回收的全生命周期评价，量化其环境效益，为绿色消费提供科学依据。