禾素纖維與其他紡織纖維混紡產品定性、定量方法研究與探討

文/陳新生 楊陽 韋曉倩 陳帥 耿榕

禾素纖維是由天安集團與中國科學院微生物研究所、中科院寧波材料技術與工程研究所、香港理工大學等多家知名院校與研究機構合作研發的一種纖維，它是一種生物基纖維。禾素纖維是以淀粉制造的葡萄糖為主要原料，通過大量培養一種選定的微生物，然后提取微生物體內的一種聚酯PHBV，再通過復雜的工藝提取，紡絲而成的新型纖維。由禾素纖維紡織而成的面料，不僅在觸感上和蠶絲有著很多相似性：柔軟、順滑、涼爽等。禾素纖維可以純紡，也可以與其他多種纖維進行混紡，廣泛用于內衣、襪子等產品。但對該纖維的定性定量還沒有統一的方法，本文針對禾素纖維與其他紡織纖維混紡產品的定性、定量方法進行了研究探討。

1 禾素纖維定性檢驗

1.1 顯微鏡法

利用顯微投影將禾素纖維/棉混紡纖維放大500倍，得到禾素纖維與棉混紡纖維的對比圖片，如圖1所示。

圖1 禾素纖維（箭頭所指）縱面、橫截面形態

從圖1中可以看出，禾素纖維縱面形態：表面光滑或略有不平整，未見較深溝槽；橫截面為近似圓形或略呈多邊形。

由FZ /T01057.3標準中的各種纖維縱面和橫截面的形態特征可知，滌綸、腈綸、錦綸、丙綸等幾種常見合成纖維的橫截面均以圓形或近似圓形為主，縱面形態均為表面光滑，有小黑點或疤痕。但對比圖1可以看出，禾素纖維和滌綸、腈綸、錦綸、丙綸等常見合成纖維的外觀形態相近，不能直接區分，因此需要借助其他方法進行鑒別。

1.2 燃燒法

依據FZ/T 01057.2標準對禾素纖維進行了燃燒試驗。其燃燒特征為：靠近火焰時熔縮，接觸火焰時有熔滴現象且冒白煙，離開火焰時繼續燃燒，燃燒時具有特異氣味，殘留物呈黑色硬塊狀。可見禾素纖維與常見的合成纖維的燃燒特征相近，因此不能用燃燒法直接進行定性，但其和棉、麻、粘纖等纖維素纖維以及毛、絲等天然蛋白質纖維有明顯的區別。

1.3 溶解法

依據 FZ /T 01057.4標準，選用最常用的多種試劑對禾素纖維進行溶解法試驗，結果如表1所示。

表1 禾素纖維的溶解性能

由表1可看出，禾素纖維在常溫下溶于98%硫酸、二氯甲烷，70℃下溶于甲酸/氯化鋅溶液。 因此可以用二氯甲烷（常溫）將禾素纖維和絕大多數合成纖維區分開來。

1.4 紅外光譜法

觀察禾素纖維的紅外光譜圖，發現在1722cm-1和1748 cm-1處出現了雙吸收峰，與其他纖維的吸收峰不一樣。因此可以根據共混纖維的紅外吸收光譜，確定混紡產品中有禾素纖維。

綜上所述，利用顯微鏡法、燃燒法、溶解法、紅外光譜法，可以將禾素纖維與其他紡織纖維進行定性分析，這為禾素纖維與其他紡織纖維混紡定量分析奠定了基礎。

2 禾素纖維與其他紡織纖維混紡定量分析方法

利用禾素纖維在二氯甲烷中溶解而其他纖維不溶解的性質，對多組分纖維混合試樣用二氯甲烷為溶劑溶解試樣中的禾素纖維，從而得出禾素纖維質量百分比。具體方法如下：

2.1 禾素纖維與羊毛、再生蛋白質纖維、棉、粘纖、銅氨纖、莫代爾、聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維和玻璃纖維混紡產品定量分析（二氯甲烷法）

按 GB/T 2910.10的操作方法，用二氯甲烷將預處理后的多組分纖維混合試樣中的禾素纖維溶解，剩余其他纖維。由于目前市場的禾素纖維多見于襪子和內衣，本文就以典型禾素纖維/棉、禾素纖維/粘纖為例，對禾素纖維與其他紡織纖維混紡產品進行驗證試驗。

2.1.1 試驗步驟

按照GB/T 2910.1規定的通用程序進行，然后按以下步驟操作：把準備好的試樣放入三角瓶中，每克試樣加入100mL二氯甲烷溶液，塞上玻璃塞，搖動燒瓶將試樣充分潤濕后，放置30min，每隔10min搖動一次。將液體用玻璃砂芯坩堝過濾。再加60mL二氯甲烷至三角燒瓶中的殘留物，再手搖動，將其過濾到坩堝中，用少量二氯甲烷將殘留物清洗到坩堝中。真空抽吸排液，再用二氯甲烷注滿坩堝，重力排液。最后真空抽吸，用熱水清洗，將坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

2.1.2 結果的計算和表示

結果的計算和表示按GB/T 2910.1規定執行。其中聚酯纖維d值為1.01，其他纖維均為1.00。

2.1.3 試驗結果

試驗材料選用禾素纖維與棉布標準貼襯、粘纖標準貼襯，以設定的比例20/80、50/50混紡進行定量分析試驗。試驗結果見表2、表3。

表2 禾素纖維和棉混紡定量分析

表3 禾素纖維和粘纖混紡定量分析

試驗表明，采用二氯甲烷的方法對不同比例的禾素纖維與棉、粘纖混紡產品進行定量分析，最大的試驗誤差也僅為1.0，在標準的允差范圍，證明此方法可行。

2.2 禾素纖維與二醋酯纖維、三醋酯纖維混紡纖維定量分析方法（冰乙酸法）

按 GB/T 2910.14的操作方法，用冰乙酸溶解混合試樣中的二醋酯纖維、三醋酯纖維，剩余禾素纖維，并計算含量。

2.2.1 試驗步驟

按照GB/T 2910.1規定的通用程序進行，然后按以下步驟操作：把試樣放進具塞三角燒瓶中，每克試樣加入100mL冰乙酸，蓋上瓶塞，在室溫下用振蕩器振蕩20min。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。使用100mL冰乙酸重復上述處理2次，總共處理3次，用試劑將殘留物移入玻璃砂芯坩堝里，用100mL冰乙酸淋洗坩堝和殘留物，再用清水淋洗3次。每次靠重力排液2min，再用抽吸裝置排液。最后，將坩堝和殘留物一并烘干、冷卻并稱重。

2.2.2 結果的計算和表示

結果的計算和表示按GB/T 2910.1規定執行。

2.2.3 禾素纖維在冰乙酸溶液中的重量修正系數試驗

將1克左右的禾素纖維，按照2.2.1的方法進行試驗。按公式（1）計算d值，結果見表4。

表4 禾素纖維在冰乙酸溶液中的重量修正系數

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。

2.2.4 試驗結果

試驗材料選用禾素纖維與二醋酯纖維、三醋酯纖維，以設定的比例20/80、50/50混紡進行定量分析試驗，試驗結果見表5和表6。

表5 禾素纖維和醋纖混紡定量分析

表6 禾素纖維和三醋酯纖維混紡定量分析

試驗表明，通過采用冰乙酸的方法，對不同比例的禾素纖維與二醋酯纖維、三醋酯纖維混紡產品進行定量分析，最大的試驗誤差≤0.9，在標準的允差范圍，此方法可行。

綜上所述，通過二氯甲烷和冰乙酸的方法，能夠解決禾素纖維與其他紡織纖維混紡產品定量分析。

3 結論

本文探討了禾素纖維與其他紡織纖維定量分析的測試方法，通過試驗得出如下結論：

通過顯微鏡法禾素纖維與常見合成纖維的外觀形態差異不十分明顯，因此可據此進行定性鑒別，輔之紅外光譜法，將禾素纖維與常見合成纖維區分，得出定性結果。采用燃燒法，由于燃燒的過程、氣味、灰燼的不同，可以有效地區分禾素纖維與纖維素纖維、蛋白質纖維，得出定性結果。通過溶解法試驗，得到禾素纖維的化纖性質。同時表明禾素纖維可以在二氯甲烷中溶解。利用上述方法，可以完成對禾素纖維與其他紡織纖維進行定性鑒別。

通過二氯甲烷的方法，可以解決禾素纖維與其他大部分紡織纖維的定量分析，且最大試驗誤差≤1.0，滿足標準要求。通過冰乙酸的方法，可以解決禾素纖維與二醋酯纖維、三醋酯纖維的定量分析，且最大試驗誤差≤0.9，滿足標準要求。綜上所述，利用二氯甲烷、冰乙酸的方法，可以解決禾素纖維與其他紡織纖維定量分析。