紡織品中的黏合劑對(duì)纖維定量化學(xué)分析的影響

郁振強(qiáng)，陳 曉

(上海海關(guān) 工業(yè)品與原材料檢測(cè)技術(shù)中心， 上海 200135)

纖維含量是紡織品檢測(cè)中的重要的指標(biāo)之一，而紡織品中的黏合劑對(duì)檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)結(jié)果有極大影響，所以對(duì)含有黏合劑的紡織品進(jìn)行精確地定性定量檢測(cè)分析，對(duì)紡織品生產(chǎn)企業(yè)以及相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)具有十分重要的意義。本文采用手工拆分法、三氯甲烷/三氯乙酸法、硫酸法、近紅外光譜法等4種方法對(duì)含有黏合劑的棉/聚酯纖維混紡織物的纖維含量進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)選出準(zhǔn)確性高的檢測(cè)方法。

1 試驗(yàn)原理

手工拆分法：選用適當(dāng)?shù)脑噭?原則上該試劑對(duì)樣品中的纖維不存在任何損傷)及方法，將樣品中的非纖維物質(zhì)去除，用手工分解法將紡織品中不同種類(lèi)的纖維分開(kāi)，進(jìn)行干燥、稱(chēng)量，計(jì)算出每種纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[1]。三氯甲烷/三氯乙酸法和硫酸法：選擇適當(dāng)?shù)脑噭芙獾羝渲幸环N組分，將剩余纖維進(jìn)行干燥、稱(chēng)量，根據(jù)樣品質(zhì)量損失的情況，計(jì)算出各組分的纖維含量[2]。近紅外光譜法：采用近紅外光照射時(shí)，頻率相同的光線和基團(tuán)發(fā)生共振現(xiàn)象，光的能量通過(guò)分子偶極矩的變化傳遞給分子。近紅外光的頻率和樣品的振動(dòng)頻率不相同，該頻率的光就不會(huì)被吸收[3]。選用連續(xù)改變頻率的近紅外光照射樣品時(shí)，由于試樣對(duì)不同頻率近紅外光的選擇性吸收，通過(guò)試樣后的近紅外光線在某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)減弱，而且在另外一些波長(zhǎng)范圍內(nèi)較強(qiáng)，透射的紅外光線可攜帶有機(jī)物組分和結(jié)構(gòu)的信息。通過(guò)檢測(cè)器分析透射或反射光線的光密度，從而確定該組分的含量[4]。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試 劑

三氯甲烷/三氯乙酸(15 g三氯乙酸中加入三氯乙烷至100 g)、75%硫酸溶液(將700 mL濃硫酸倒入350 mL的蒸餾水中，冷卻至室溫，稀釋至1 000 mL，質(zhì)量濃度控制在1.660～1.670 g/mL)、8%稀氨水溶液(將80 mL的濃氨水加水稀釋至1 000 mL)，均為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司的分析純級(jí)別[5]。

2.2 儀 器

Julabo公司的SW22型恒溫振蕩水浴鍋(50±2) ℃；上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司的DK-S28型恒溫六孔水浴鍋(95±2) ℃；METTLER TOLEDO公司的AL104型分析天平；精度0.000 1 g；聚光科技(杭州)股份有限公司的SupNIR-1520TM型光柵掃描型光纖光譜儀，波長(zhǎng)1 000～1 800 nm，采樣光斑大于30 mm，信噪比30 000∶1， 帶有光纖。干燥器；有塞三角燒瓶；玻璃砂芯坩堝；稱(chēng)量瓶；抽濾器等。

2.3 試 樣

隨機(jī)選取具有代表性的各5個(gè)含黏合劑的棉/聚酯纖維混紡針織物和機(jī)織物，針織物混紡比例為棉/聚酯纖維7/93，11/89，17/83，24/76，35/65；機(jī)織物混紡比例為棉/聚酯纖維 48/52，53/47，63/37，76/24，82/18。

2.4 試樣預(yù)處理

用濾紙將試驗(yàn)樣品包裹并放入索氏萃取器中，倒入足夠的石油醚將樣品浸沒(méi)，萃取1 h，每小時(shí)循環(huán)6次以上。萃取完成后，將試驗(yàn)樣品取出，待石油醚完全揮發(fā)，再把試樣先放在常溫的蒸餾水中浸泡1 h，然后放入(65±5) ℃的蒸餾水中浸泡1 h，浴比均為1∶100，2種情況下均需不斷攪拌溶液。最后將試樣擠干、抽濾、自然干燥[6]。

3 試驗(yàn)方法

3.1 手工拆解法

取預(yù)處理的試樣不少于1 g，確保樣品具有完整花型，然后用手工分解法把棉和聚酯纖維分離開(kāi)，烘干到恒定質(zhì)量稱(chēng)量，結(jié)合公定回潮率計(jì)算含量[7]。

3.2 三氯甲烷/三氯乙酸法

把經(jīng)過(guò)預(yù)處理的試樣放入三角燒瓶中，以1∶100的浴比加入三氯甲烷/三氯乙酸試劑，使樣品充分潤(rùn)濕并完全浸沒(méi)，蓋上玻璃瓶塞后放入恒溫震蕩水浴鍋(室溫)中，放置15 min。然后把三角燒瓶中的三氯甲烷/三氯乙酸移入已知質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝中，用真空抽吸排液。再加入100 mL的三氯甲烷/三氯乙酸溶液洗滌三角燒瓶，將剩余纖維轉(zhuǎn)移到坩堝中，用真空抽吸排液，依次用三氯甲烷/三氯乙酸和蒸餾水洗滌不溶纖維，最后干燥、稱(chēng)量。并用顯微鏡檢查剩余纖維，確認(rèn)可溶纖維是否已經(jīng)完全去除[8]。

3.3 硫酸法

將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的試樣放入三角燒瓶中，以1∶100的比例加入75%硫酸溶液，使樣品充分潤(rùn)濕并完全浸沒(méi)，蓋上玻璃瓶塞后放入恒溫震蕩水浴鍋(50±2) ℃中，放置1 h。

把三角燒瓶中的剩余纖維過(guò)濾至已知質(zhì)量玻璃砂芯坩堝，再加入100 mL同溫的75%硫酸清洗三角燒瓶，用真空抽吸排液。加入新的75%硫酸溶液至玻璃砂芯坩堝中，清洗剩余纖維，重力排液，反復(fù)多次直至清洗干凈。

用同溫蒸餾水洗滌多次，真空抽吸排液，再向三角燒瓶中加入8%稀氨水中和，最后用同溫蒸餾水洗滌三角燒瓶，每次洗滌先用重力排液再抽吸排液。最后將坩堝和剩余纖維一起烘干、冷卻再稱(chēng)量[9]。

3.4 近紅外光譜法

采用近紅外光譜定量分析，開(kāi)機(jī)預(yù)熱0.5 h后，進(jìn)行樣品光譜數(shù)據(jù)的采集。對(duì)含有棉和聚酯纖維2種成分的織物進(jìn)行漫反射光譜掃描，根據(jù)織物的光譜特性,選取1 300～1 800 nm作為掃描譜區(qū)，波長(zhǎng)間隔為2 nm[10]。根據(jù)棉、聚酯纖維通過(guò)漫反射光譜掃描所反映出來(lái)明顯不同的最佳回歸波長(zhǎng)這一特性，可以區(qū)別出2種纖維的差異，作為這2種纖維的定性定量依據(jù)。織物正反面各掃描1次，取試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。

4 結(jié)果與分析

采用手工拆解法、三氯甲烷/三氯乙酸法、硫酸法、近紅外光譜法，測(cè)定棉/聚酯纖維織物含量結(jié)果與樣品設(shè)計(jì)值之間對(duì)比結(jié)果，如表1～4所示。

從表1可以看出，手工拆解法得出的試驗(yàn)結(jié)果與樣品設(shè)計(jì)值之間的平均偏差在1.0%左右，偏差比較小，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也比較穩(wěn)定。然而在實(shí)際中，由于黏合劑的存在，許多樣品不易被拆分；有些可以被拆分，但卻耗費(fèi)人力、時(shí)間，工作效率也比較低。

表1 手工拆解法質(zhì)量損失對(duì)比

表2 三氯甲烷/三氯乙酸法溶解后質(zhì)量損失對(duì)比

注：修正系數(shù)d=1.0。

表3 硫酸法溶解后的質(zhì)量損失對(duì)比

注：修正系數(shù)d=1.0。

表4 近紅外光譜法質(zhì)量損失對(duì)比 %

從表2、3可以看出，三氯甲烷/三氯乙酸法和硫酸法所得試驗(yàn)結(jié)果與樣品設(shè)計(jì)值之間的平均偏差都比較大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。這是由于樣品中的黏合劑，有些同纖維一起溶解在試劑中，但大多數(shù)黏合劑被殘留在剩余纖維上，一同計(jì)算在纖維含量中。特別是在某種纖維含量比較少的情況下，這種偏差更加明顯。

從表4可以看出，近紅外光譜法的試驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確，偏差較小，與設(shè)計(jì)值比較接近。與傳統(tǒng)的化學(xué)分析相比，近紅外光譜分析具有十分顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，一方面可以快速準(zhǔn)確地對(duì)織物進(jìn)行定量分析，在一般的檢測(cè)過(guò)程中對(duì)樣品無(wú)化學(xué)污染；另一方面，在未來(lái)綠色的分析技術(shù)是紡織檢測(cè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，該技術(shù)也可能成為主流檢測(cè)手段。但在檢測(cè)分析時(shí)，要求有非常大的數(shù)據(jù)庫(kù)作為支撐，且檢測(cè)儀器較昂貴；此外，織物中某種纖維含量過(guò)低不宜采用該方法。近紅外光譜法是一種間接分析技術(shù)，需要利用常規(guī)分析方法獲得樣品的組分或性質(zhì)的基本數(shù)據(jù)，再運(yùn)用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立校正模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣品的定性或定量分析，目前只能作為輔助的方法使用。

5 結(jié) 論

綜上所述，紡織纖維的化學(xué)定量分析旨在尋找一種最佳的溶劑和方法分離纖維，減少試驗(yàn)誤差。在對(duì)含黏合劑的混紡織物進(jìn)行定量分析時(shí)，黏合劑的存在會(huì)導(dǎo)致纖維定量發(fā)生不定的偏差，因?yàn)轲ず蟿┖屠w維會(huì)溶或不溶于化學(xué)試劑中，并且黏合劑的存在有時(shí)還會(huì)阻止化學(xué)試劑的滲透和擴(kuò)散反應(yīng)，導(dǎo)致紡織纖維定量出現(xiàn)難以避免的誤差，且紡織品中添加的黏合劑種類(lèi)非常多，也會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)難以避免的誤差，所以在對(duì)含黏合劑的紡織品檢測(cè)分析時(shí)，應(yīng)盡可能采用手工拆解方法，在條件允許的情況下，也可采用近紅外光譜法作為一種輔助方法進(jìn)行定量分析，以使試驗(yàn)結(jié)果更加精準(zhǔn)，盡可能的避免給纖維檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。