纖維素醋酯纖維定性鑒別的探討

文/谷小輝 陸佳英 易宏 謝永福 陳啟賢 歐躍洪

1 引言

醋酯纖維俗稱醋酸纖維，是一種半合成纖維，有二醋酯纖維和三醋酯纖維之分。醋酯纖維是以纖維素漿粕為原料，利用醋酸酐對(duì)羥基的作用，羥基被乙酰基置換，生成纖維素醋酸酯，三醋酸纖維素溶解在二氯甲烷溶劑中制成紡絲液，經(jīng)干法紡絲制成三醋酯纖維。三醋酯纖維素在熱水中發(fā)生皂化反應(yīng)，生成二醋酯纖維素。將二醋酯纖維素溶解在丙酮溶劑中進(jìn)行紡絲，可制得二醋酯纖維。醋酯纖維耐堿性比較差，在堿的作用下，會(huì)逐漸皂化而成為再生纖維素；在稀酸溶液中比較穩(wěn)定，在濃酸溶液中會(huì)因皂化和水解而溶解[1]。醋酯纖維的截面為不規(guī)則鋸齒形，無皮芯結(jié)構(gòu)、模量較低、易變形，低伸長下的彈性回復(fù)性極好，密度小于粘纖，故織物柔軟、有彈性、不易起皺、懸垂性好[2]。

本文從標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，以實(shí)際送檢的隨機(jī)樣品為樣本，通過溶解法和熔點(diǎn)法研究，分析總結(jié)目前實(shí)際醋酯纖維定性鑒別檢驗(yàn)中的問題，旨在提出建設(shè)性的解決方案，解決問題。

2 檢驗(yàn)現(xiàn)狀

纖維素分子上的羥基被乙酰基取代的百分?jǐn)?shù)稱為酯化度。在化學(xué)纖維屬名的國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)中，有“醋酯纖維”和“三醋酯纖維”兩個(gè)條目，醋酯纖維中74%～92%的羥基被乙酰化，酯化度為2.22～2.76；三醋酯纖維中至少92%的羥基被乙酰化，酯化度為2.76～3[3]。由于二醋酯纖維、三醋酯纖維按標(biāo)準(zhǔn)定義鑒別存在困難，實(shí)際檢驗(yàn)一般依據(jù)物理化學(xué)特性進(jìn)行鑒別，但是其化學(xué)組成相似，導(dǎo)致物理化學(xué)特性也存在較多相似之處，這給定性鑒別帶來不小困難。在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系中，鑒別二醋酯纖維和三醋酯纖維主要依據(jù)溶解法[3-5]和熔點(diǎn)法[6]，見表1，表2。

3 試驗(yàn)部分

3.1 樣品、試劑、儀器

樣品：1#～12#樣品來自日常客戶委托送檢樣品，13#、14#樣品為色牢度多纖貼襯。

試劑：丙酮（分析純）、二氯甲烷（分析純）、苯酚（分析純）、乙酸乙酯（分析純）、苯甲醇（分析純）、蒸餾水。

儀器：恒溫水浴振蕩器、恒溫烘箱（105±3）℃、試劑瓶（500mL）、帶玻璃塞錐形瓶（250mL），錐形瓶（125mL）、燒杯（2000mL）、移液管（10mL）、電子天平（精度0.0001）、偏光顯微鏡（帶熱臺(tái)附件）。

表1 二醋酯纖維和三醋酯纖維溶解性能表

表2 二醋酯纖維和三醋酯纖維熔點(diǎn)表

3.2 試驗(yàn)方法

3.2.1 溶解失重測試

按照表1標(biāo)準(zhǔn)方法的相關(guān)試劑及試驗(yàn)條件，將烘干稱重后的試樣溶解30min，然后收集溶解剩余物，清洗干凈，再次烘干稱重，計(jì)算失重質(zhì)量百分比。

3.2.2 熔點(diǎn)測試

取少量纖維放在兩片蓋玻片之間，然后置于偏光顯微鏡的熱臺(tái)上，蓋上蓋子后調(diào)焦使纖維清晰成像，調(diào)節(jié)升溫速率為20℃/min，升溫至200℃后保持30s，然后按升溫速率為5℃/min升溫至330℃，在此過程中仔細(xì)觀察纖維形態(tài)變化，記錄其軟化、熔融的溫度。

3.3 結(jié)果討論

3.3.1 溶解失重結(jié)果討論

由醋酯纖維在表1所列的5種不同試劑中的溶解失重結(jié)果可見，就同一某種試劑而言，大部分醋酯纖維試樣在70%丙酮、乙酸乙酯和苯甲醇中，表現(xiàn)出要么完全溶解，要么基本不溶解的兩極特性，但是同時(shí)存在少部分試樣部分溶解；大部分醋酯纖維試樣在二氯甲烷和苯酚中可以完全溶解，少部分試樣部分溶解。就同一某個(gè)試樣而言，在這5種試劑中溶解試驗(yàn)的14個(gè)試樣中，有5個(gè)試樣表現(xiàn)出要么完全溶解，要么基本不溶解的特性，有7個(gè)試樣表現(xiàn)出要么完全溶解，要么部分溶解的特性，有2個(gè)試樣則完全溶解，部分溶解和基本不溶解的情況都有。總之，試樣在這5種試劑中實(shí)際有不同程度的溶解，可能與試樣的不同酯化度有關(guān)，且其溶解特性與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異，所以無法通過溶解試驗(yàn)對(duì)二醋酯纖維和三醋酯纖維進(jìn)行準(zhǔn)確鑒別。

3.3.2 熔點(diǎn)結(jié)果討論

由醋酯纖維試樣的熔點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果可見，14個(gè)試樣中有5個(gè)可以觀察到明顯的熔點(diǎn)，熔點(diǎn)介于297.7℃～322.1℃之間，其他9個(gè)則存在明顯的軟化現(xiàn)象，軟化溫度出現(xiàn)在232.0℃～244.0℃之間，熔融溫度出現(xiàn)在252.0℃～268.2℃之間，熔點(diǎn)范圍均大于表2標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。結(jié)合表3的溶解失重結(jié)果，在70%丙酮中完全溶解或部分溶解的試樣存在明顯的軟化現(xiàn)象，基本不溶解的試樣存在明顯的熔點(diǎn)，即在70%丙酮溶解試驗(yàn)中，溶解特性趨向于二醋酯纖維的，有明顯的軟化現(xiàn)象，溶解特性趨向于三醋酯纖維的，則沒有明顯的軟化現(xiàn)象，但是存在明顯的熔點(diǎn)。因此，熔點(diǎn)試驗(yàn)現(xiàn)象可以作為鑒別二醋酯纖維和三醋酯纖維的參考依據(jù)。

4 結(jié)論

（1）現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)二醋酯纖維和三醋酯纖維是嚴(yán)格按照其酯化度范圍進(jìn)行定義的，鑒別方法標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)其物理化學(xué)特性反推的做法，存在嚴(yán)謹(jǐn)性不足的缺點(diǎn)，實(shí)際檢驗(yàn)中不能通過溶解法、熔點(diǎn)法進(jìn)行準(zhǔn)確鑒別，需要進(jìn)一步研究新的可靠鑒別方法。

（2）現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)只有二醋酯纖維和三醋酯纖維之分，對(duì)于酯化度小于2.22的醋酯纖維，例如實(shí)際檢驗(yàn)中遇到的表面皂化成再生纖維素的醋酯纖維檢驗(yàn)報(bào)告如何出具纖維名稱、結(jié)果符合性又該如何判定，標(biāo)準(zhǔn)尚無明確規(guī)定。

（3）針對(duì)以上現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的不夠完善之處，筆者建議：參照“再生纖維素纖維”[7]的做法，將“纖維素醋酯纖維”或“醋纖”作為大類的纖維名稱，并不再細(xì)分二醋酯纖維和三醋酯纖維，以解決檢驗(yàn)中定性鑒別、標(biāo)稱和判定的問題。希望業(yè)界早日達(dá)成共識(shí)，并完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)條文，使纖維成分含量檢驗(yàn)工作更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范，進(jìn)一步滿足服務(wù)社會(huì)的需要。

表3 醋酯纖維試樣在不同試劑中溶解失重結(jié)果匯總表%

表4 醋酯纖維試樣的熔點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果匯總表

[1]姚穆. 紡織材料學(xué)（第三版）[M]. 北京: 中國紡織出版社, 2009:125-126.

[2]于偉東. 紡織材料學(xué) [M]. 北京: 中國紡織出版社,2006:24.

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

[4]GB/T 2910.8—2009紡織品 定量化學(xué)分析 第8部分：醋酯纖維與三醋酯纖維混合物（丙酮法）[S].

[5]GB/T 2910.9—2009紡織品 定量化學(xué)分析 第9部分：醋酯纖維與三醋酯纖維混合物（苯甲醇法）[S].

[6]FZ/T 01057.6—2007紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法 第6部分:熔點(diǎn)法[S].

[7]GB/T 29862—2013紡織品 纖維含量的標(biāo)識(shí)[S].