光学性能分析：折射率与光照损失

光泽是汽车内装饰材料的一个非常重要的技术指标，光泽的明暗、鲜活对轿车内部空间影响极大。光泽会给消费者带来心理上的舒适感、明亮感、空间扩大感。光泽的强弱，很大程度上直接影响着司乘人员的心情，影响他们在临时办公室和游动家居条件下的生活质量。根据光学的基本原理，当光线作用到汽车内装饰材料表面时，光线会在纤维与空气的界面上产生反射和折射，折射光线完全取决于该种纤维的表面状态和纤维内部结构性能，也就是说，取决于纤维的光学性能。一部分折射光被纤维吸收转变成其他形式的能量，另一部分折射光在到达另一个界面时，同样再产生反射和折射。因此说，汽车内装饰材料光泽的强弱，主要是由构成汽车内装饰材料的纤维表面对光的反射状态所决定的。如果纤维表面光滑一致，纤维彼此顺直平行，投射到纤维与空气界面的光线，将在一定程度上沿一定角度被反射，形成较强的反射光，从而反映给人们的视觉是该汽车内装饰材料明亮感强、光泽好，如果纤维的表面粗糙不平（如羊毛），纤维排列顺直平行度差，反射光就会以不同角度形成漫反射，汽车内装饰材料表面的光泽就会显得暗淡。

化学纤维的截面形状千变万化，然而，纤维的截面形状恰好是决定某种纤维光学性能的关键，也是影响汽车内装饰材料光泽的重要因素。生产实践证明，圆形截面的纤维材料，有着良好的反光性，会使汽车内装饰材料的表面光泽增强，例如，对棉纤维汽车内装饰材料进行丝光处理的原理，就是通过碱煮的作用，使棉纤维膨胀，天然转曲减少，截面趋近于圆形的结果。化学纤维利用异形截面，也可以改变自身的反光性，从而增强汽车内装饰材料的表面光泽，例如，三角形截面的化纤长丝具有金属般的光泽，丫形截面的化纤长丝的光泽会比三角形长丝的更强。一般情况下，三角形截面纤维的光泽优于圆形截面纤维，纤维的反光性，反映了纤维的内部结构、表面形状及纤维的品质，从而决定了汽车内装饰材料的光泽。

用来反映纤维光学性能的物理量主要有折射率和光照损失。

1.折射率　根据光学原理，当部分光线进入纤维内部后，由于纤维的特殊结构，它是一种正晶体，使折射光线分解成振动方向垂直的两束折射光，而且都是偏振光，即双折射效应（double refraction）。其中一束折射光遵守折射定律，光在纤维内部的传播速度较快，折射率不随方向而变化，折射率较小，它的振动面与光轴呈垂直状态，所以通常此条折射光线被称作寻常光线（ordinary light），折射率用n⊥表示。而另一条折射光线，则不遵守折射定律，光在纤维内部的传播速度较慢，折射率随光线的变化而变化，它的振动面则与光轴呈平行状态，所以通常把此条折射光线称作非寻常光线（extraordinary light），折射率用n||表示。纤维的折射率，取决于它的双折射率效应的大小，即两条折射光线的折射率的差值。表2-22给出了汽车内装饰材料生产中几种常用纤维的双折射率。

表2-22　几种常用纤维的双折射率

从表2-22中可以看出，纤维的折射率范围为1.5～1.6。只有涤纶例外，其非寻常光线折射率大于1.6，寻常光线折射率为1.537，涤纶双折射率为纤维之最，达到0.188。纤维双折射率的大小，除内部结构因素外，与其分子的取向度，大分子排列的整齐度，大分子主链的曲折性以及主链上侧基数量有着直接的关系。一般情况下，纤维大分子排列整齐度越高，纤维的双折射率就越大；纤维大分子排列紊乱时，其纤维的双折射率等于零。如果纤维大分链上的侧基数量较多，可能会导致纤维的双折射率为负值。纤维大分子的主链越曲折，其双折射率越低，纤维分子的取向度越高，其双折射率越高。纤维的折射也会影响其织物的光泽。

2.光照损失　纤维的耐光性能直接影响着汽车内装饰材料的品质和使用寿命，纤维在日光的直射下，会产生不同程度的裂解，在日光和大气的共同作用下，从而降低了纤维的强度，造成纤维不同程度的强力损失。光化裂解作用有时会使纤维大分子链的平均长度变短，光化裂解作用的强弱，取决于光照强度、光照时间、紫外线波长、纤维的内部结构以及试验相关条件，表2-23给出了汽车内装饰材料生产中，几种常用纤维在正常日照强度条件下，随日晒时间的不同，纤维强力损失的统计结果。(www.xing528.com)

从表中可以看出，腈纶耐光性能最好，在相同日照时间内，其强力损失只是纤维素纤维的一半，这是由于纤维素纤维的内部结构所决定的。在汽车内装饰材料生产加工几种常用纤维中，锦纶的耐光性较差，光化裂解作用较强，纤维强度损失较大。生产实践证明，二氧化钛（TiO2）消光剂只能加快光化裂解反应速度，使纤维的耐光性更差，所以，汽车内装饰材料生产中应尽量少用无光丝，许多染料、助剂、活性剂，也会不同程度地影响各种纤维的光化裂解作用，因此，在汽车内装饰材料的生产过程中，尽量减少消光剂的使用，合理选择染料和各种助剂等。

表2-23　几种常用纤维在日照时间相同和不同的条件下强力变化结果

涤纶从耐光性的角度考虑，也是一种较为理想的汽车内装饰材料的使用原料。从表2-23可知，涤纶的耐光性与棉纤维和黏胶纤维相接近 ，但好于锦纶，大量试验和检测结果证明，涤纶具有一个特殊性，它可以借助汽车玻璃滤掉大多数有害的紫外线，窗玻璃的过滤结果使涤纶的光化裂解作用明显减弱，氧化裂解反应极其微弱，汽车内部涤纶的耐光性几乎与腈纶相同，所以，涤纶具有良好的抗紫外线性能，这也是汽车内装饰材料生产中涤纶需求量越来越大的一个重要原因。几种常用纤维在不同条件下的耐光性能见表2-24。

表2-24　几种常用纤维在不同条件下的耐光性能

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