波譜分析在紡織品檢測中的應用

吳遠明

(河北科技大學, 河北 石家莊 050018)

波譜分析在紡織品檢測中的應用

吳遠明

(河北科技大學, 河北 石家莊 050018)

對波譜分析技術在紡織品檢測中的應用進行了綜述， 包括X射線衍射(XRD)技術、 紅外光譜技術、 核磁共振技術、 質譜技術。

波譜分析； 紡織品檢測； 應用

近年來， 隨著人們環保意識的加強， 世界各國都在積極開發和生產有益于人體健康、 有利于環境保護的產品， 生態紡織品也越來越被人們所關注和追捧。生態紡織品不僅要求紡織品本身無毒無害， 與人體接觸無刺激， 同時要求其生產加工工藝如印染、 整理等過程不產生有毒有害物質， 染料及印染助劑應具有安全性和好的生物降解性。因此， 國際上對紡織品中有害物質含量的控制越來越嚴格。

隨著科技的發展， 各種新型的、 高科技的檢測手段被應用到紡織品檢測上。波譜分析技術是一門綜合檢測技術， 包括紅外光譜技術，X射線衍射(XRD)技術， 核磁共振技術， 質譜技術。通過這些技術可以檢測紡織品的重金屬含量(鎘、 鉛、 銅、 鈷、 砷、 鉻、 銻、 汞等)、 禁用偶氮染料、 分析纖維的結構、 鑒別纖維及其含量等，所以被廣泛應用在紡織行業上， 使紡織品分析和檢測達到了很高的水平。

1 紡織品的波譜分析技術

1.1X射線衍射(XRD)技術在紡織品中的應用

使用X射線衍射(XRD)技術可以測定生態紡織品的成分和組織結構等這些決定材料性能的基本因素。通過化學分析可知道材料的成分， 進而就可以知道該紡織品是否對人體和生態有害， 通過形貌分析可揭示材料的顯微形貌， 而通過XRD 可給出材料的物相結構及元素存在狀態的信息。用XRD 不僅可進行定性和定量分析， 而且還可進行特殊信息的分析， 如晶粒度測定、 應力測定、 薄膜厚度及介孔結構測定等。測定晶粒度， 可先測出衍射線寬度， 再通過XRD 譜圖及Scherrer 公式可計算出納米材料的晶粒大小[4]， 對一些新型的纖維或是一些鍍層薄膜的測定分析發揮了很大的作用， 從而對新興纖維是否可以制成生態品做出判定。

目前用在紡織品檢測中的技術包括： 電感耦合等離子體原子發射光譜法、 原子吸收分光光度法、 原子熒光分光光度法、 紫外可見分光光度儀、 紅外光譜儀、 拉曼光譜法等。生態紡織品中重金屬的檢測是一項重要內容， 重金屬， 如鎳、 鎘、 鉛、 銅、 鈷、 砷、 鉻、 銻、 汞等， 廣泛存在于各種紡織染料和后整理劑中。重金屬積聚過高， 對人體的危害已為世界所公認[5]。林素君、 王永勝等[6]用X射線熒光能譜儀對紡織品重金屬進行檢測， 紡織品在檢測前后完全無損， 并且測量時間短， 只需1 min 左右。檢測范圍從Na 到U 元素。各元素譜圖清晰， 容易辨認。

1.2光譜技術在紡織品上的應用

紅外光譜技術是紡織品常用的一種檢測技術， 主要用于對未知物的分析、 定量分析、 織物等表面涂層的分析， 以及高分子材料大分子鏈等的測定， 比如紡織纖維鑒別、 測定高聚物主鏈結構、 結晶度的測定、 取向度的測定、 纖維內不同化學成分的測量、 染整助劑測量等。通過對紡織品的一系列官能團的測定， 以及是否共軛等測定就可以檢測出紡織品的助劑是否符合標準， 含量是否超標。比如農藥的殘留量、 有機氯的含量等數據， 還有染料是否含有芳香胺等都可以進行測量。

紅外光譜儀在紡織品檢測中可以做定性和定量的分析。由于各種紡織纖維、 染料、 助劑和織物表面涂層都有它特定的化學基團， 通過紅外光譜儀測出紅外光譜圖后， 與標準的圖譜比較， 即可推知是什么物質， 由此就可以做出定性的判斷。并且由于紅外光譜儀能鑒別化合物的特征鍵及其官能團， 能提供大量的關于化合物的結構信息。樣品用量少、 易回收， 氣、 液、 固態樣品均適用、 靈敏度高等優點而廣泛應用在生態紡織品的檢測領域。隨著紅外光譜儀的發展和技術的革新， 特別是近年來， 近紅外光譜技術的發展， 在不遠的將來， 紅外光譜檢測技術一定會得到更加廣泛的應用。

1.3核磁共振技術在紡織品中的應用

核磁共振波譜分析技術作為一種物質結構分析技術在很多科研中都有應用。核磁共振技術在紡織檢測中也有應用， 目前主要運用在紡織材料和染化料的剖析中， 其中應用最為普遍的有HNMR 譜分析和CNMR 譜分析技術。在生態紡織品的檢測中， 核磁共振技術也可以用到。

紡織材料通常是指用于紡織加工的纖維或其它原材料(如涂層材料等)。除了天然纖維屬于天然的植物或動物大分子材料之外， 其它化學纖維原料都是人工再生或合成的高分子材料。核磁共振波譜分析技術是測定高聚物結構的有效方法之一， 特別是對多種單體共聚物的組成分析、 構型與構象分析、 聚合物序列結構分析等。在生態紡織品的檢測過程中， 物質的結構、 形態等都會對物質的服用性能有所影響。比如透氣性、 吸濕排汗性能、 耐各項牢度性能還有皮膚的敏感性都會有影響。

生態紡織品檢測中有一項是染料和印染助劑的測定， 通過對其結構的檢測， 可以判定該染料是否為致癌、 致敏染料， 是否在22種致癌芳香胺的行列；助劑是否易降解、 是否對環境無毒無害、 是否對人體無毒無害等。從而根據生態紡織品的標準進行判定。劉勇[7]在核磁共振技術在紡織檢測中的應用分析中對紡織材料、 染料、 助劑和表面活性劑進行了核磁共振分析。

1.4質譜技術在紡織品中的應用

紡織品中的有毒有害物質主要包括從紡織品中提取出來的甲醛、 禁用偶氮染料、 可萃取重金屬、 鄰苯二甲酸酯、 有機錫、 氯化苯和氯化甲苯等。這些有毒有害物質的存在一方面會對人體的健康造成很大的影響， 另一方面也是紡織品能否順利進出口的主要限制因素。通過質譜技術可以檢測出這些物質的存在。

質譜技術是一種檢測技術， 通過電子轟擊有機物質， 使得有機物質的結構被分離成片段， 從而得到按順序記錄各種質荷比(m/z)離子相對豐度的譜圖， 通過譜圖可以分析物質的結構， 從而初步判定化合物結構的一種方法。質譜分析具有靈敏度高、 樣品用量少、 分析速度快、 分離和鑒定同時進行等優點， 在一次分析中可提供豐富的結構信息。

目前， 主要有用氣相色譜- 質譜(GC-MS)聯用技術檢測紡織品中的禁用偶氮染料、 氯化苯和氯化甲苯、 含氯酚、 殺蟲劑、 有機錫化合物等有害物質； 用液相色譜- 質譜(LC-MS)聯用技術檢測紡織品中的有機氮農藥殘留、 表面活性劑、 致敏性分散染料、 全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)等； 用電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)聯用技術檢測紡織品中重金屬含量等。如井婷婷等[8]介紹了質譜分析技術： 在紡織品檢測方面的應用。

2 結束語

我國是一個紡織品大國， 也是一個紡織品出口大國， 高效、 準確、 不耗費原料的情況下， 檢測紡織品的結構、 纖維分子性能、 染料的結構、 助劑的含量及其重金屬含量等， 可利于紡織品的交易。

隨著各種新技術、 新工藝、 新材料的不斷涌現， 對紡織檢測的內容和方法提出了更新、 更高的要求; 現代科技的發展， 各種新的檢測儀器和檢測手法不斷地用于紡織品的檢測中大力促進了紡織檢測技術的發展。波譜分析技術是一門現代綜合性檢測技術， 只有不斷地運用新技術， 跟國際接軌， 瞄準國際先進水平， 拓寬思路， 注重創新， 才能應對日益激烈的國際競爭。

[1] 寧永成. 有機化合物結構鑒定與有機波譜學[M]. 北京: 科學出版社， 2001.

[2] 李汝勤. 纖維和紡織品測試技術[M].上海: 東華大學出版社， 2009.

[3] 張小琴， 唐維學， 譚鏡明. 納米材料現代分析技術綜述[J]. 材料研究與應用， 2008， 2(2):103-106.

[4] 陳海相. 微波消解- 原子吸收法測定天然紡織品中重金屬[ J] . 現代紡織技術， 2006(2) : 42- 44.

[5] 林素君. 光譜技術在紡織品檢測中的應用(一)[J].中國無機分析技術， 2011， 1(2)：58-61.

[6] 劉勇. 核磁共振技術在紡織檢測中的應用分析[J]. 輕紡工業與技術， 2011， 40(6)：41-42.

[7] 井婷婷.質譜分析技術在紡織品檢測方面的應用[J].化學分析計量， 2011， 20(6)：96-99.

APPLICATIONOFSPECTRALANALYSISINTEXTILETESTING

WU Yuan-ming

(Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)

This article reviews the applications of spectral analysis techniques in the textile testing, including X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, mass spectrometry.

spectral analysis; textile testing； application

2012-12-26

吳遠明(1987-)， 男， 湖北陽新人， 碩士研究生， 主要從事牛仔染色和紡織品生化加工技術的研究工作。

1672-500X(2013)02-0052-03

TS 107

A

10.3969/j.issn.1672-500x.2013.02.014