銅氨纖維與萊賽爾纖維的鑒別

郭航樂

(東華大學(xué)，上海 201620)

銅氨纖維與萊賽爾纖維的鑒別

郭航樂

(東華大學(xué)，上海 201620)

為準(zhǔn)確鑒別銅氨纖維與萊賽爾纖維，分別采用燃燒法、顯微鏡法、溶解法、濕膨脹性能分析法和近紅外光譜分析法對(duì)銅氨纖維、萊賽爾纖維進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果表明兩者的形態(tài)特征、燃燒特征、濕膨脹性能相似，但根據(jù)其濕膨脹性能差異可進(jìn)行纖維的初步判別，再結(jié)合用近紅外光譜分析法就能進(jìn)行準(zhǔn)確鑒別。

銅氨纖維；萊賽爾纖維；纖維鑒別；濕膨脹性能；近紅外光譜分析

銅氨纖維與萊賽爾纖維都是再生纖維素纖維，可純紡或與棉、毛、絲、麻、合成纖維混紡，在高檔織物領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。但是銅氨纖維的價(jià)格較萊賽爾纖維高，其成衣面料也更具懸垂感和絲綢感。由于萊賽爾纖維與銅氨纖維兩者的外觀和理化性能有很多相似之處，導(dǎo)致目前大多數(shù)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)還無法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確鑒別，難以滿足企業(yè)和商家的需求。為此，本文針對(duì)銅氨纖維和萊賽爾纖維鑒別的適用性和有效性，對(duì)幾種不同的檢測(cè)方法進(jìn)行了探討。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

銅氨纖維(蘇州德伊紡織品有限公司)；萊賽爾纖維(上海市質(zhì)檢院纖維檢驗(yàn)所)。

1.2 測(cè)試方法[4]

1.2.1 燃燒法

分別用鑷子夾住一小束纖維試樣慢慢接近火焰，稍停片刻隨即移開，觀察兩種纖維試樣在燃燒過程中所發(fā)生的現(xiàn)象并聞燃燒后氣味，然后將其記錄下來。

1.2.2 顯微鏡法

將適量纖維試樣平整置于載玻片上，滴上少量甘油并蓋上蓋玻片，在顯微鏡下觀察纖維的縱向形態(tài)。再將一束纖維試樣裝入哈氏切片器并涂上火棉膠，用鋒利刀片均勻切下厚度為10～30 μm的纖維橫截面薄片，將其移至滴有甘油的載玻片上并蓋上蓋玻片，在顯微鏡下觀察纖維的橫截面形態(tài)。

1.2.3 溶解法

在試管中加入一小束纖維試樣并注入溶劑3～5 ml，在規(guī)定溫度下處理5～15 min，觀察其溶解現(xiàn)象。

1.2.4 濕膨脹性能分析法

分別將銅氨纖維、萊賽爾纖維放在水、11%的NaOH溶液中浸濕后，測(cè)試其直徑并計(jì)算其橫向膨脹率。

1.2.5 近紅外光譜分析法

近紅外光譜定性分析是利用已知類別的樣品建立近紅外光譜定性模型，然后用該模型考察未知樣品是否屬于該類物質(zhì)的一種方法，它主要用于物質(zhì)的聚類分析和判別分析[5]。將近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用到紡織纖維鑒別，可準(zhǔn)確地鑒別萊賽爾與銅氨纖維，并具有制樣簡(jiǎn)單、分析速度快和無需破壞樣品的優(yōu)點(diǎn)。

采用MPA型多功能傅立葉變換近紅外光譜儀(Bruker)及OPUS數(shù)據(jù)分析軟件，用漫反射法采集纖維光譜圖和系統(tǒng)聚類分析法建立模型。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(1)在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，分別采集銅氨和萊賽爾纖維的建模集樣品與驗(yàn)證集樣品的近紅外光譜圖；

(2)對(duì)采集到的近紅外光譜圖進(jìn)行光譜預(yù)處理，所用的預(yù)處理方法為一階導(dǎo)數(shù)+矢量歸一化；

(3)建立各纖維樣品的判別模型；

(4)用驗(yàn)證集樣品的近紅外光譜圖來驗(yàn)證所建判別模型，并對(duì)其有效性與適用性做出評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果和分析

2.1 燃燒法

表1是對(duì)銅氨纖維和萊賽爾纖維的燃燒狀態(tài)進(jìn)行的描述。

由表1可知，銅氨纖維和萊賽爾纖維在燃燒的各個(gè)階段，其狀態(tài)、味道及其殘留物都完全相同。這是由于銅氨和萊賽爾纖維均屬于再生纖維素纖維，其主要成分相近，燃燒特征也一致，因此銅氨纖維和萊賽爾纖維無法通過燃燒法進(jìn)行鑒別。

表1 銅氨纖維和萊賽爾纖維燃燒狀態(tài)

2.2 顯微鏡法

銅氨纖維和萊賽爾纖維的橫向與縱向形態(tài)特征見圖1和圖2，其形態(tài)描述見表2。

纖維名稱縱向形態(tài)橫向形態(tài)銅氨纖維 纖維順直,直徑均勻,表面平滑有光澤,尾部輕微原纖化,有小纖維散開狀圓形或近似圓形萊賽爾纖維纖維順直,直徑均勻,表面平滑有光澤,尾部輕微原纖化,有小纖維散開狀圓形或近似圓形

萊賽爾纖維橫截面多為圓形并有皮芯結(jié)構(gòu)，皮層結(jié)構(gòu)致密且薄、易破損，接近全芯結(jié)構(gòu)；在濕態(tài)下會(huì)橫向膨脹，原纖之間的側(cè)向結(jié)合力大大減弱，故在機(jī)械外力作用下，原纖從纖維表面分離出來就會(huì)產(chǎn)生原纖化現(xiàn)象。而銅氨纖維橫截面也是圓形，但無皮芯結(jié)構(gòu)，不易產(chǎn)生原纖化現(xiàn)象，且縱向比萊賽爾纖維通透。雖然有研究指出通過顯微鏡觀察兩種纖維的原纖化現(xiàn)象，可以區(qū)分萊賽爾和銅氨纖維[6]，但此方法僅適用于原纖化型萊賽爾纖維與銅氨纖維的粗略鑒別，無法鑒別非原纖化型萊賽爾纖維和銅氨纖維。

2.3 溶解法

表3是對(duì)銅氨纖維和萊賽爾纖維分別在甲酸/氯化鋅溶液，60%硫酸，37%鹽酸，混合酸溶液(70%硫酸20 ml與35%鹽酸800 ml混合液)溶解現(xiàn)象的描述。

由表3可知，銅氨纖維和萊賽爾纖維除了在常溫下的60%硫酸與混合酸溶液中的溶解現(xiàn)象稍有差別以外，在其余試劑中的溶解現(xiàn)象完全相同，所以可根據(jù)兩種纖維的不同溶解性能進(jìn)行初步鑒別。但上述酸性試劑對(duì)纖維損傷較大，且試驗(yàn)結(jié)果較依賴操作者的經(jīng)驗(yàn)判斷，主觀性較強(qiáng)，因此對(duì)兩種纖維無法做到準(zhǔn)確鑒別。

2.4 濕膨脹性能分析法

由于銅氨纖維和萊賽爾纖維均具有良好的吸濕性能，大量水分子容易進(jìn)入到纖維內(nèi)部的無定形區(qū)，使原纖之間的側(cè)向結(jié)合力減弱而發(fā)生劇烈膨脹，因此纖維表現(xiàn)出了較高的橫向濕膨脹率；NaOH溶液進(jìn)一步加劇了纖維的膨脹，在NaOH溶液中浸濕的橫向膨脹率遠(yuǎn)大于水的濕膨脹率。由表4可知，銅氨纖維在NaOH溶液中浸濕的橫向膨脹率遠(yuǎn)大于萊賽爾纖維，在11%的NaOH溶液中浸濕后測(cè)試?yán)w維的橫向膨脹率，可初步區(qū)分銅氨纖維和萊賽爾纖維。

表3 銅氨纖維和萊賽爾纖維的溶解現(xiàn)象

表4 銅氨纖維和萊賽爾纖維的濕膨脹

注：方案1的處理?xiàng)l件為水處理；方案2的處理?xiàng)l件為用11%的NaOH溶液處理。

2.5 近紅外光譜分析法

圖3是銅氨纖維和萊賽爾纖維模型驗(yàn)證的2D得分圖，表5是銅氨纖維和萊賽爾纖維的判別模型驗(yàn)證結(jié)果。

纖維種類驗(yàn)證樣品數(shù)/個(gè)正確識(shí)別數(shù)/個(gè)錯(cuò)誤識(shí)別數(shù)/個(gè)模型識(shí)別率/%銅氨纖維 440100萊賽爾纖維440100

由圖3可知，該判別模型可以對(duì)銅氨纖維和萊賽爾纖維進(jìn)行清晰分類，兩者的差別很明顯，很容易區(qū)分。由表5可看出，該模型對(duì)銅氨纖維和萊賽爾纖維的識(shí)別率為100%，表明該模型有很高的纖維聚類可信度，能得到較為準(zhǔn)確的鑒別結(jié)果，具有較高的檢測(cè)效率和較好的適用性。

3 結(jié)語

銅氨纖維與萊賽爾纖維的截面形態(tài)基本一致，其燃燒現(xiàn)象和化學(xué)溶解性能非常相似，用常規(guī)的燃燒法、顯微鏡法和溶解法均無法準(zhǔn)確鑒別。但是根據(jù)其濕膨脹性能存在的差異可進(jìn)行纖維的初步判別，再結(jié)合用近紅外光譜分析法就能做到準(zhǔn)確鑒別這兩種纖維。

[1] 張淑梅，莊軍祥. 銅氨纖維的性能及紡紗工藝實(shí)踐[J]. 山東紡織科技，2006，(3)：22-24.

[2] 許英健，王景翰. 新一代纖維素纖維：天絲及其分析[J]. 中國(guó)纖檢，2006，(1)：43- 45.

[3] 于偉東. 紡織材料學(xué)[M]. 北京：中國(guó)紡織出版社，2008.

[4] FZ/T 01057-2007 ，紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法[S].

[5] 羅 陽，王錫昌，鄧德文. 近紅外光譜技術(shù)及其在食品感官分析中的應(yīng)用[J]. 食品科學(xué)，2009，30(7)：273-276.

[6] 隋樹香. Tencel纖維和銅氨纖維的定性分析[J]．毛紡科技，2001，(6)：48-49.

Identification Methods of Cuprammonuium and Lyocell Fiber

GUO Hang-le

(Donghua University, Shanghai 201620, China)

Cuprammonuium and lyocell fiber were identified and analyzed through combustion method, microscopy, dissolution method, wet expansion performance analysis and infrared spectrum analysis. The results showed that the morphological characteristics, combustion characteristics and wet expansion performance of both fibers were similar. According to the performance of wet expansion differences, preliminary identification of both fibers could be undertaken, and two kinds of fiber could be accurately identified by near infrared spectrum analysis.

cuprammonuium; lyocell; fiber identification; wet expansion performance; near infrared spectrum analysis

2016-10-14

郭航樂(1984-)，女，陜西寶雞人，在讀碩士研究生，研究方向：紡織纖維檢測(cè)，E-mail：liulanggeshou20@163.com。

TS101.9

B

1673-0356(2016)12-0047-03