淺談紡織纖維成分含量檢驗(yàn)預(yù)處理對(duì)結(jié)果的影響

李小紅等

摘要：

本文通過對(duì)紡織纖維成分含量前處理對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行分析，結(jié)合不同的纖維成分含量定量方法驗(yàn)證不同預(yù)處理的效果，對(duì)各紡織企業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制、各檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)纖維含量檢測(cè)具有較強(qiáng)的參考及指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：纖維含量；預(yù)處理；質(zhì)量控制

1 引言

纖維成分分析中預(yù)處理具有不可忽視的重要性，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中均有提及。

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2910.1—2009[1] 《紡織品 定量化學(xué)分析 第1部分：試驗(yàn)通則》條款 3.1對(duì)非纖維物質(zhì)的定義為“加工助劑，（如潤(rùn)滑劑和漿料，但不包括黃麻油）和天然的非纖維物質(zhì)”。對(duì)于非纖維物質(zhì)的來源及對(duì)纖維本身特征的影響在紡織纖維的定性鑒別及定量分析標(biāo)準(zhǔn)中均有提及。

標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01057.1—2007[2]《紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法 第1部分：通用說明》條款6.2“試驗(yàn)的預(yù)處理”規(guī)定：當(dāng)試樣上附著的整理劑、涂層、染料等物質(zhì)可能掩蓋纖維的特征，干擾鑒別結(jié)果的準(zhǔn)確性時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)娜軇┖头椒▽⑵涑ィ筮@種處理方法和所使用的溶劑不得損傷纖維或使纖維的性質(zhì)有任何改變。而在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2910.1—2009《紡織品 定量化學(xué)分析 第1部分：試驗(yàn)通則》“引言”部分強(qiáng)調(diào)：經(jīng)過加工或整理的纖維混合物中，可能含有油脂、蠟質(zhì)或整理劑，這些物質(zhì)可能是纖維本身帶有的，也可能是添加的；混合物中還可能存在鹽類和其他水溶性物質(zhì)；此外，紡織品上還可能含有為增加纖維的抱合力，或者為了賦予紡織品防水、抗折皺等性能而添加的樹脂或其他添加物。在分析過程中，這些物質(zhì)中的某些物質(zhì)或全部物質(zhì)可能會(huì)溶解掉，并作為可溶纖維組分的質(zhì)量而計(jì)算在內(nèi)。為避免此誤差，在分析之前宜去除這些非纖維化物質(zhì)，GB/T 2910.1—2009附錄A給出了去除油類、脂肪、蠟質(zhì)和水溶性物質(zhì)的預(yù)處理方法。此外，紡織品上還可能含有為增加纖維的抱合力，或者為了賦予紡織品防水、抗折皺等性能而添加的樹脂或其他添加物。這類添加物，包括特殊情況下的染料在內(nèi)，可能會(huì)影響試劑對(duì)可溶組分的作用，它本身也可能部分地或全部地被試劑溶解掉。因此這類添加物也會(huì)引起分析誤差，故在分析樣品之前最好去除。由此可見，去除非纖維物質(zhì)非常必要。

對(duì)于染料及涂料是否應(yīng)計(jì)算在內(nèi)的疑問，首先應(yīng)明白兩者的不同。染料是能使纖維和其他材料著色的物質(zhì)，且不易脫落、變色，分天然和合成兩大類。涂料是能夠涂覆在被涂物件表面并能形成牢固附著的連續(xù)薄膜的材料，既可以是無機(jī)的，也可以是有機(jī)的，有機(jī)高分子材料構(gòu)成了當(dāng)今涂料市場(chǎng)主要部分。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2910.1—2009附錄A指出，染料不作為非纖維化物質(zhì)但是作為紡織品的一個(gè)完整部分，因此，不必去除。而一些由樹脂結(jié)合顏料制成的涂料，不作為纖維的一部分。與染料相比，它們?cè)黾恿死w維質(zhì)量，因此盡可能去除，但是去除不凈。

在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2910.1—2009附錄描述的條件下進(jìn)行索氏萃取能充分去除油脂、脂肪和蠟質(zhì)。對(duì)于其他的非纖維物質(zhì)，檢查是否去除完全是必要的。而對(duì)于某些涂料或其他整理劑去除不掉的，即以目前的檢測(cè)水平，進(jìn)行定量分析不能完全達(dá)到GB/T 2910.1—2009不同部分所描述的測(cè)試方法的精密度。該種情況在實(shí)際檢測(cè)工作中應(yīng)進(jìn)行備注。

如果用手動(dòng)分離混合物的纖維組分可行，則優(yōu)先采用手工分拆的方法，以減少預(yù)處理帶來的誤差。

2 試驗(yàn)及分析

試驗(yàn)設(shè)計(jì)為采用不同溫度的水、不同試劑并結(jié)合手工分拆及化學(xué)溶解方法進(jìn)行定性定量試驗(yàn)，研究其對(duì)結(jié)果的影響。

樣品：黃色針織布100cm×100cm（標(biāo)稱纖維成分含量為：棉81%，腈綸13%，氨綸6%）。

采用標(biāo)準(zhǔn)：FZ/T 01057系列標(biāo)準(zhǔn)《紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法》、GB/T 2910系列標(biāo)準(zhǔn)《紡織品 定量化學(xué)分析》、FZ/T 01095—2002[3]《紡織品 氨綸產(chǎn)品纖維含量的試驗(yàn)方法》。

試劑：濃硝酸、濃硫酸、70%硫酸、15%鹽酸、1mol/L次氯酸鈉、乙醚、二甲基甲酰胺（DMF）、65%硫氰酸鉀（KSCN）、去離子水，所用的全部試劑為分析純。

設(shè)備及裝置：顯微鏡、酒精燈、索氏萃取器，恒溫水浴振蕩器、烘箱、電子天平、三角燒瓶、電爐、鑷子等。

試驗(yàn)方案：首先采用系統(tǒng)鑒別法進(jìn)行定性鑒別，然后采用不同預(yù)處理方法去除非纖維物質(zhì)，最后分別將預(yù)處理前后的樣品采用手工分拆及化學(xué)溶解進(jìn)行定量分析。

2.1 定性試驗(yàn)及結(jié)果

定性鑒別是根據(jù)各種纖維特有的物理、化學(xué)等性能，采用不同的分析方法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，通過對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)照片、標(biāo)準(zhǔn)譜圖及標(biāo)準(zhǔn)資料來鑒別未知纖維的類別，先采用顯微鏡法將待測(cè)纖維進(jìn)行大致分類。其中天然纖維素纖維（如棉、麻等）、部分再生纖維素纖維（如粘纖等）、動(dòng)物纖維（如羊毛、羊絨、兔毛、駝絨、羊駝毛、馬海毛、牦牛絨、蠶絲等），這些纖維因其獨(dú)特的形態(tài)特征用顯微鏡法即可鑒別。合成纖維、部分人造纖維（如莫代爾、萊賽爾等）及其纖維在經(jīng)顯微鏡初步鑒別后，再采用燃燒法、溶解法等一種或幾種方法進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)后最終確定待測(cè)纖維的種類[4]。

通過手感目測(cè)法發(fā)現(xiàn)該樣品中含有彈性纖維，燃燒時(shí)熔融，具有特異氣味，殘留物為白色膠狀；將彈性纖維拆分后進(jìn)行顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)其縱面形態(tài)光滑有部分骨形條紋，橫截面近似圓形；剪取適量彈性纖維進(jìn)行溶解試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其溶解于濃硝酸、70%硫酸、濃硫酸，不溶于15%鹽酸，與標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01057的描述內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，判斷該彈性纖維為氨綸。

將拆去氨綸的樣品進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，觀察發(fā)現(xiàn)靠近火焰不熔不縮，接觸火焰立即燃燒且為紙燃味，殘留物呈細(xì)而軟的灰黑絮狀；顯微鏡下觀察如圖1所示，縱向?yàn)楸馄綆?，有天然轉(zhuǎn)曲，橫截面為腰圓形，不溶于濃硝酸、15%鹽酸、1 mol/L次氯酸鈉，溶解于濃硫酸及70%硫酸，與標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01057的描述內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，判斷為棉纖維。endprint

根據(jù)以上試驗(yàn)綜合判定，該樣品含有棉及氨綸。由于客戶標(biāo)稱含有腈綸，將氨綸拆分后的樣品直接用二甲基甲酰胺或硫氰酸鉀溶解均有較大的質(zhì)量損失，大于10%（本文的質(zhì)量損失為處理前后樣品的調(diào)濕平衡的質(zhì)量比），對(duì)于該部分質(zhì)量損失的原因，我們結(jié)合定量試驗(yàn)及預(yù)處理進(jìn)行進(jìn)一步探討，以確定該樣品中的成分及含量。

2.2 預(yù)處理試驗(yàn)、定量試驗(yàn)及結(jié)果

樣品中含有氨綸，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01095—2002，可采用手工分拆及化學(xué)溶解法進(jìn)行定量分析，為了確定樣品的成分及含量，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2910.1—2009提及的預(yù)處理，試驗(yàn)具體步驟及驗(yàn)證結(jié)果如下：

預(yù)處理A法：將樣品放在索氏萃取器中，用乙醚萃取1h（每小時(shí)至少循環(huán)6次）。待樣品中的乙醚揮發(fā)后，把樣品浸入冷水中浸泡1h，再用（65±5）℃的水中浸泡1h。兩種情況下的浴比均為1：100，不時(shí)地?cái)嚢枞芤?，擠干，抽濾，或離心脫水，以去除樣品中的多余水分，然后自然干燥樣品。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樣品質(zhì)量損失為11.8%。

預(yù)處理B法：將樣品放在索氏萃取器中，用乙醚萃取1h（每小時(shí)至少循環(huán)6次）。待樣品中的乙醚揮發(fā)后，樣品質(zhì)量損失11.1%。

預(yù)處理C法：樣品用（65±5）℃的水中浸泡1h，質(zhì)量損失10.3%。

預(yù)處理D法：樣品在冷水浸泡1h，質(zhì)量損失為11.5%。再將該樣品用（65±5）℃的水中浸泡1h無質(zhì)量損失。

以上預(yù)處理后的液體均呈透明清澈狀，細(xì)心觀察有極少數(shù)的纖維毛羽。處理前后的樣品顏色基本無差異，樣品手感也無明顯變化。從預(yù)處理A、B、C、D的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，該樣品與水溶液或乙醚接觸一段時(shí)間均有質(zhì)量損失，說明含有能被水或乙醚溶解的物質(zhì)。為了確定該物質(zhì)的成分，將樣品用乙醚進(jìn)行懸蒸，懸蒸后濃縮物采用溶解鑄膜法壓片，通過紅外光譜分析法顯示：含有二甲基硅油等物質(zhì)。

從定量角度進(jìn)行驗(yàn)證（以下纖維含量為凈干含量結(jié)合公定回潮率的百分比含量）：

（1）未經(jīng)預(yù)處理，將樣品進(jìn)行手工分拆，其他纖維94.9%，氨綸5.1%。

（2）預(yù)處理A法后樣品進(jìn)行手工分拆，其他纖維94.6%，氨綸5.4%。

（3）預(yù)處理A法后的樣品，按照FZ/T 01095—2002標(biāo)準(zhǔn)方法溶解二甲基甲酰胺1h，質(zhì)量損失5.9%。

（4）未經(jīng)預(yù)處理的樣品拆分氨綸后，剩余樣品按照FZ/T 01095—2002標(biāo)準(zhǔn)方法溶解二甲基甲酰胺1小時(shí)，質(zhì)量損失12.6%。

（5）未經(jīng)預(yù)處理的樣品按照FZ/T 01095—2002標(biāo)準(zhǔn)方法直接溶解二甲基甲酰胺1h，質(zhì)量損失17.8%，圖2為剩余物的顯微鏡圖像，從其縱向、橫截面可看出為棉纖維。

（6）預(yù)處理A法后的樣品直接溶解硫氰酸鉀，質(zhì)量損失約0.5%。

定量驗(yàn)證的結(jié)果表明，氨綸含量約5.4%～5.9%，而驗(yàn)證試驗(yàn)（5）與（4）中損失的質(zhì)量差18.8%-12.6%=6.2%說明預(yù)處理后溶解于二甲基甲酰胺的物質(zhì)為氨綸，與驗(yàn)證試驗(yàn)（3）中的氨綸含量接近。因此，本試驗(yàn)中的樣品纖維含量為棉94.6%，氨綸5.4%。

2.3 分析與討論

從以上驗(yàn)證結(jié)果可知，樣品采用手工拆分法時(shí)預(yù)處理與否對(duì)結(jié)果影響不大（未處理時(shí)氨綸5.1%，處理后氨綸5.4%）；該份樣品由于是二組分且氨綸在以上前處理過程中基本無損傷，因此采用手工拆分法時(shí)是否進(jìn)行預(yù)處理對(duì)結(jié)果影響不大。如果在前處理中樣品中二組分以上纖維有損傷的則要在進(jìn)行下一步分析前排除預(yù)處理的影響。建議凡是同時(shí)含有纖維素纖維與氨綸的樣品采用溶解法的均要進(jìn)行預(yù)處理。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2910.1—2009引言部分強(qiáng)調(diào)：如果用手工分離混合物的纖維組分可行，則優(yōu)先采用手工分解法。此份樣氨綸拆分較容易，建議優(yōu)先選用手工拆分法。

目前市場(chǎng)上有的增重劑為無色透明液體，非離子，易溶于冷水，本文中的樣品在以下溶劑（冷水、熱水、乙醚、DMF、KSCN等）中均有10%～13%的質(zhì)量損失，通過以上驗(yàn)證試驗(yàn)表明可能是二甲基硅油、油脂、蠟質(zhì)、淀粉、樹脂、纖維素醚及其他整理劑（比如進(jìn)行了增重處理）。

3 結(jié)語

在進(jìn)行紡織纖維成分定性分析時(shí)，不能僅憑一種方法進(jìn)行準(zhǔn)確定性，應(yīng)采用綜合鑒別法進(jìn)行定性分析，結(jié)合手感目測(cè)法、燃燒法、顯微鏡法、溶解法等，必要時(shí)還要結(jié)合紅外光譜分析法、熔點(diǎn)法等，不斷提高對(duì)纖維的鑒別技術(shù)及鑒別效率。

在進(jìn)行纖維成分含量定量分析時(shí)，應(yīng)根據(jù)樣品特征選擇合適的預(yù)處理方式和定量方法，盡量避免或減少非纖維物質(zhì)及定量方法帶來的試驗(yàn)結(jié)果誤差。目前紡織產(chǎn)品的各種后整理工藝在產(chǎn)生特殊性能的同時(shí)也對(duì)各檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)提出新的要求，在日常檢驗(yàn)工作中要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，與時(shí)俱進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB/T 2910.1—2009紡織品 定量化學(xué)分析 第1部分：試驗(yàn)通則[S].

[2] FZ/T 01057.1—2007 紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法 第1部分：通用說明[S].

[3] FZ/T 01095—2002 紡織品 氨綸產(chǎn)品纖維含量的試驗(yàn)方法[S].

[4] 程學(xué)源等. 紡織品檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)[M]. 第一版. 廣州：花城出版社，2012：181.

（作者單位：廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院）endprint