牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維混紡產品定量分析方法探討

耿榕

摘要：在FZ/T 01103—2009中，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維、三醋酯纖維混紡產品定量檢測，采用丙酮、二氯甲烷等有機溶劑進行，這樣做既不環保且對人體有很大的傷害。本文通過試驗嘗試使用60%硫酸法進行測試，試驗表明混紡產品中牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維不溶解，而醋酯纖維、三醋酯纖維在60%硫酸中全部溶解，結果滿足標準要求。

關鍵詞：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維；醋酯纖維；三醋酯纖維；定量分析

1 引言

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維，俗稱牛奶蛋白纖維，是利用牛奶中提取的酪蛋白與聚丙烯腈共聚或共混后通過濕法紡絲而形成的，自問世以來就受到較多的關注。進入21世紀以來，人們崇尚自然、回歸自然，更加注重服飾的舒適性、保健性、高檔化和時尚化。因此，牛奶蛋白纖維作為綠色、保健型紡織品的代表，已成為國際、國內市場消費的潮流，也滿足了消費者對服飾綠色環保、健康、時尚的追求。牛奶蛋白質纖維因其具有以上眾多的優點，各國的業內人士都在積極進行這方面的產品開發工作，并且開發的領域呈現多元化，發展十分迅速。隨之而來的就是牛奶蛋白纖維的混紡產品的定量檢測日趨增多。為了完善實驗室檢測方法，本文對牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/三醋酯纖維的檢測方法進行了研究。

2 試驗

2.1 試驗樣品

原料為牛奶蛋白改性聚丙烯腈短纖維、醋酯短纖維、三醋酯短纖維。按50%牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/50%醋酯短纖維、50%牛奶蛋白改性聚丙烯腈短纖維/50%三醋酯短纖維配比混合樣品。

2.2 試驗標準

FZ/T 01103—2009 《紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產品 定量化學分析方法》。

FZ/T 01057.4—2007 《紡織纖維鑒別試驗方法 第4部分：溶解法》。

2.3 試劑

丙酮，餾程為55℃～57℃；二氯甲烷；60%硫酸，在冷卻的條件下，慢慢地將499mL（密度1.84g/mL）加入到450mL水中，待溶液冷卻至室溫，再用水稀釋至1L；稀氨溶液，將200mL氨水（密度0.880 g/mL）用水稀釋至1L。

2.4 試驗設備

分析天平（精度0.0002g）、恒溫鼓風干燥箱（105±3）℃、抽濾裝置、玻璃砂芯漏、200mL具塞三角瓶等。

2.5 試驗方法

2.5.1 丙酮法

把試樣放入具塞三角瓶中，每克試樣加入100mL丙酮，搖動燒瓶（浸透試樣），在室溫下靜止30min，每隔10min搖動一次，然后輕輕倒出溶液（殘留物留在燒瓶中），用已知干燥質量的玻璃砂芯坩堝過濾。試樣再重復上述處理2次（總共處理3次），但每次只需15min，處理總時間為1h。用丙酮將殘留物洗進玻璃砂芯坩堝，用抽吸裝置排液。再往玻璃砂芯坩堝里倒滿丙酮，靠重力排液。最后，用抽吸裝置排液，將玻璃砂芯坩堝和殘留物一并烘干，冷卻，稱重[1-2]。

2.5.2 二氯甲烷法

把試樣放入具塞三角瓶中，每克試樣加入100mL二氯甲烷，搖動燒瓶（浸透試樣），在室溫下靜止30min，每隔10min搖動一次，然后輕輕倒出溶液（殘留物留在燒瓶中），用已知干燥質量的玻璃砂芯坩堝過濾，再加60mL二氯甲烷至具塞三角瓶的殘留物，用手搖動，將其過濾到玻璃砂芯坩堝中，用少量二氯甲烷將殘留物清洗到玻璃砂芯坩堝中。真空抽吸排液，再用二氯甲烷注滿玻璃砂芯坩堝，重力排液后真空抽吸排液。用熱水清洗，將玻璃砂芯坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

2.5.3 60%硫酸法

把準備好的試樣放入具塞三角瓶中，每克試樣加入100mL硫酸溶液，塞上玻璃塞，搖動具塞三角瓶將試樣充分浸透后，將具塞三角瓶在室溫的狀態下放置1h，每隔10min搖動一次。將殘留物過濾到玻璃砂芯坩堝，真空抽吸排液，再加少量60%硫酸清洗具塞三角瓶。真空抽吸排液，加入新的60%硫酸溶液至玻璃砂芯坩堝中清洗殘留物，重力排液至少1min后再用真空抽吸。冷水連續洗滌若干次，稀氨水中和兩次，再用冷水洗滌。每次洗滌先重力排液再抽吸排液。最后將坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

2.6 結果計算

混紡產品凈干重量百分率的計算公式如下：

（1）

（2）

式中：P1——不溶纖維的凈干含量百分率，%；

P2——溶解纖維凈干含量百分率，%；

m0——預處理后試樣干重，g；

m1——剩余的不溶纖維干重，g；

d——不溶纖維在試劑處理時的重量修正系數。

d值的求得：

（3）

式中：m0——已知不溶纖維干重，g；

m1——試劑處理后不溶纖維干重，g 。

當d值大于1時，表明不溶纖維在溶解過程中有重量損失，計算結果時要予以補償；d值小于1時，表明不溶纖維在溶解過程中有重量增加，計算結果時要予以扣除；d值等于1時，表明不溶纖維在溶解過程中沒有重量變化。

3 試驗結果與討論

3.1 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維不溶于60%硫酸

采用60%硫酸法，在溫度為20℃、溶解時間為30min條件下，對牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維進行溶解試驗，得出溶解修正系數d值。試驗結果見表1。

表1 60%硫酸法牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維d值

由表1可知牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的d值在1.007～1.023之間，平均d值為1.02，標準偏差為0.0037。這表明，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維在60%硫酸溶液中不溶解，纖維只受到一定損傷，但損傷小且穩定。

3.2 醋酯纖維、三醋酯纖維溶解于60%硫酸

從FZ/T 01057.4—2007 《紡織纖維鑒別試驗方法 第4部分：溶解法》系統溶解表中不難看出，醋酯纖維和三醋酯纖維在60%硫酸、常溫的條件下完全溶解。為了詳細了解醋酯纖維和三醋酯纖維在60%硫酸中溶解情況，確保所用試劑的溶解效果，本文在20℃、溶解時間為30min、硫酸濃度為60%的試驗條件下，對醋酯纖維和三醋酯纖維的溶解性能進行驗證試驗。試驗結果見表2。

從3.2的試驗結果可以看出，通過對醋酯纖維和三醋酯纖維溶解性能的驗證試驗，醋酯纖維和三醋酯纖維在60%硫酸中，20℃時30min條件下就能完全溶解，與FZ/T 01057.4—2007標準溶解情況一致。

3.3 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維定量檢測方法對比

按照2.5.1丙酮法與2.5.3 60%硫酸法（溫度為20℃、溶解時間為30min、按d值為1.02進行計算），對牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維混合纖維試樣進行了溶解對比試驗，試驗結果見表3。

從3.3的試驗可以看出，標準對牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維混合纖維產品定量分析規定方法，從檢測結果上看，數據最大相對誤差為0.99%， 變異系數為0.91%，檢測數值一致性較好，唯一的缺點就是丙酮是有機溶劑，對檢驗人員健康有一定的傷害；60%硫酸的方法，不是標準對牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維混合纖維產品定量分析規定方法，但從檢測結果看，數據最大相對誤差0.42%，變異系數為0.75%，檢測數值更加穩定，均在1%的標準允差范圍內，完全滿足檢測的需要，同時又減少了對操作人員的傷害，取得滿意效果。

3.4 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/三醋酯纖維定量檢測方法對比

按照2.5.2二氯甲烷法與2.5.3 60%硫酸法（溫度為20℃、溶解時間為30min，按d值為1.02進行計算），對牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/三醋酯纖維混合纖維試樣進行了對比試驗，試驗結果見表4。

從3.4的試驗結果上看，標準方法的數據最大相對誤差為0.81%， 變異系數為0.99%，檢測數值一致性較好，缺點是二氯甲烷是有機溶劑，對檢驗人員健康有一定的傷害；60%硫酸的方法數據最大相對誤差0.55%，數據最大變異系數為0.88%，檢測數值均在1%的標準允差范圍內，既能滿足檢測的需要，同時又減少了對操作人員的傷害，取得滿意效果。

4 結論

4.1 在60%硫酸中牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維不溶解，化學性質穩定，未受到明顯影響，纖維損失小且穩定，溶解修正系數僅為1.02，而醋酯纖維和三醋酯纖維在60%硫酸中完全溶解。

4.2 實驗室在進行牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維混紡產品和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/三醋酯纖維混紡產品定量檢測時，通過FZ/T 01103—2009《紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產品 定量化學分析方法》與60%硫酸法進行驗證試驗，60%硫酸法同樣適用該試驗，而且精確性和穩定性更好，檢測結果完全滿足標準要求；

4.3 標準采用的是丙酮和二氯甲烷等有機溶劑進行溶解試驗，毒性較大，污染比較嚴重，不利于環保，而且對檢驗人員危害較大。采用60%硫酸作為溶解試劑，危害小，解決了這一問題。

參考文獻：

[1] FZ/T 01103—2009 紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產品 定量化學分析方法 [S].

[2] FZ/T 01057.4—2007 紡織纖維鑒別試驗方法 第4部分：溶解法 [S].

（作者單位：北京市紡織纖維檢驗所）