腈綸氨綸混紡織物定量分析方法的探討

陳啟群，吳儉儉，張瑾暉，薛聲聰

(1.浙江立德產(chǎn)品技術(shù)有限公司，杭州　311215;2.浙江省檢驗(yàn)檢疫科學(xué)技術(shù)研究院，杭州　311215)

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腈綸氨綸混紡織物定量分析方法的探討

陳啟群1，吳儉儉2，張瑾暉1，薛聲聰1

(1.浙江立德產(chǎn)品技術(shù)有限公司，杭州311215;2.浙江省檢驗(yàn)檢疫科學(xué)技術(shù)研究院，杭州311215)

摘要：采用γ-丁內(nèi)酯對(duì)腈綸、氨綸混紡織物進(jìn)行化學(xué)溶解法定量分析，研究在不同反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間下γ-丁內(nèi)酯完全溶解腈綸時(shí)對(duì)氨綸的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用γ-丁內(nèi)酯對(duì)腈綸、氨綸混紡織物進(jìn)行化學(xué)定量分析的最佳條件為反應(yīng)溫度40℃、時(shí)間15min，此時(shí)腈綸纖維完全溶解，得到氨綸的修正系數(shù)d值為1.0536，均值在95%置信水平下，置信界限遠(yuǎn)小于1%，相比現(xiàn)行的FZ/T 01095-2002、GB/T 2910.12-2009等標(biāo)準(zhǔn)中的方法，該方法簡(jiǎn)單、無毒、節(jié)能環(huán)保、反應(yīng)時(shí)間短效率高。

關(guān)鍵詞：γ-丁內(nèi)酯；腈綸氨綸混紡織物；化學(xué)定量分析；修正系數(shù)

現(xiàn)今人們?cè)絹碓街匾暭徔椃b產(chǎn)品生產(chǎn)、消費(fèi)過程中的環(huán)保問題，在實(shí)驗(yàn)室的產(chǎn)品檢測(cè)過程中也日益重視檢測(cè)試劑對(duì)環(huán)境、對(duì)人產(chǎn)生的不利影響。腈綸又稱聚丙烯腈纖維，有人造羊毛之稱，[1]是一種觸感柔軟、保暖性能良好、色澤鮮艷、耐光、不怕蟲蛀、強(qiáng)度不輸于羊毛的纖維原料，生產(chǎn)成本又遠(yuǎn)低于羊毛、棉。根據(jù)不同用途的要求，一般可與棉、羊毛等天然纖維，粘膠、萊賽爾纖維等人造纖維，滌綸、錦綸等合成纖維混紡廣泛應(yīng)用于各種服裝面料。[2]

目前常用的紡織品纖維定量化學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)如：中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2910《紡織品 定量化學(xué)分析》、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 1833《Textiles-Quantitative chemical analysis》、美國標(biāo)準(zhǔn)AATCC 20A《Fiber Analysis Quantitative》、日本標(biāo)準(zhǔn)JIS L1030-2《紡織品纖維混合物定量分析的試驗(yàn)方法—第2部分:纖維混合物定量分析的試驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn)都采用二甲基甲酰胺試劑溶解腈綸纖維。紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01095《紡織品 氨綸產(chǎn)品纖維含量的試驗(yàn)方法》采用硫氰酸鉀試劑溶解腈綸化學(xué)定量分析腈綸氨綸混紡產(chǎn)品。其中使用二甲基甲酰胺溶解法時(shí)[3-4]，需要將樣品放置在三角燒瓶并置于90～95℃的水浴裝置中，持續(xù)反應(yīng)達(dá)1.5h，長期使用二甲基甲酰胺蒸汽可經(jīng)眼睛、上呼吸道等進(jìn)入人體造成急性中毒，對(duì)肝臟、胃腸道都可能有損害。使用硫氰酸鉀溶解法時(shí)，硫氰酸鉀本身受高熱易分解，放出有毒的氰化物和硫化物氣體，操作時(shí)應(yīng)在通風(fēng)柜密閉通風(fēng)使用，操作人員需佩戴防毒口罩、化學(xué)防護(hù)眼鏡，穿防毒物滲透工作服。[5]

國內(nèi)關(guān)于腈綸氨綸混紡織物的化學(xué)定量分析方法的研究較少，鄭少波等[6]研究了利用88%甲酸法溶解法定量分離氨綸與滌綸、腈綸、丙綸、棉、麻、粘膠、羊毛等其他纖維的方法，但是該方法應(yīng)用于腈綸氨綸產(chǎn)品仍然有一定的局限性。楊志敏等[7]研究了氨綸產(chǎn)品纖維定量的拆分法和化學(xué)定量法的誤差，認(rèn)為拆分法的誤差較小，但是在日常紡織品纖維成分分析檢測(cè)工作中很多腈綸氨綸混紡織物往往無法進(jìn)行手工拆分，而不得不采用化學(xué)定量分析法。γ-丁內(nèi)酯，又稱1,4-丁內(nèi)酯，[8]是一種無色油狀液體，能與水混溶，有獨(dú)特的芳香氣味，基本無毒。如果使用γ-丁內(nèi)酯代替二甲基甲酰胺、硫氰酸鉀溶解腈綸，不但可以在減少試驗(yàn)過程中試劑對(duì)試驗(yàn)人員的傷害、降低對(duì)環(huán)境的污染，而且可以降低反應(yīng)溫度、減少反應(yīng)時(shí)間、節(jié)省能耗、提高試驗(yàn)的工作效率。

1試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)儀器設(shè)備與材料

1)試劑：γ-丁內(nèi)酯，AR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

2)材料：腈綸標(biāo)準(zhǔn)面料(上海紡織工業(yè)研究所)；氨綸絲(40D，杜邦)。

3)設(shè)備、儀器：DKZ-2恒溫水浴振蕩器(上海精宏儀器設(shè)備有限公司)；AE200電子分析天平(METTLER TOLEDO);UF450烘箱(Memmert);HX204鹵素快速水分測(cè)定儀(METTLER TOLEDO)；cu-6纖維細(xì)度儀(和眾視野)；GM0.5真空泵(天津津騰試驗(yàn)設(shè)備有限公司)；干燥器，規(guī)格240mm(含干燥硅膠)；稱量瓶，規(guī)格65mm×35mm;具塞玻璃三角燒瓶，規(guī)格250mL;玻璃砂芯坩堝，規(guī)格2#30mL(50～70μm)。

1.2試驗(yàn)原理及方法

1.2.1溶解試驗(yàn)原理

采用γ-丁內(nèi)酯把腈綸纖維從已知干燥質(zhì)量的腈綸氨綸混紡織物中溶解去除，收集殘留物，清洗、烘干和稱重；結(jié)合d值計(jì)算其占混合織物干燥質(zhì)量的百分率，由差值得出氨綸纖維的百分含量。

1.2.2溶解試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

用電子分析天平稱取1g左右腈綸樣品，以1∶100浴比倒入100mLγ-丁內(nèi)酯試劑于具塞三角燒瓶中，分別選取40、50、60、70、80、90℃，測(cè)得不同反應(yīng)溫度下腈綸完全溶解需要的時(shí)間。

同樣，稱取1g左右氨綸樣品，將稱好的試樣放入具塞三角燒瓶中，以1∶100浴比倒入100mLγ-丁內(nèi)酯試劑，選取40、50、60、70、80、90℃的溫度條件，放入恒溫振蕩水浴鍋中以120r/min的轉(zhuǎn)速振蕩，至溶解。利用真空泵將反應(yīng)后的殘留物抽濾至已知干燥質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝中，并用蒸餾水抽濾洗滌4～6次，最后將玻璃砂芯坩堝和殘留物一并放入105±3℃的恒溫烘箱中烘干4h至恒重，移至干燥器中冷卻30min至室溫并稱重，計(jì)算結(jié)果。測(cè)得各個(gè)反應(yīng)條件下，在γ-丁內(nèi)酯試劑中氨綸的重量損失率。

1.2.3氨綸修正系數(shù)d值試驗(yàn)

用電子分析天平稱取氨綸絲10份，每份1g左右，精確至0.0001g，均勻剪碎后置于稱量瓶，放入105±3℃的恒溫烘箱中烘干4h至恒重，取出稱量瓶，放入干燥器冷卻30min，稱重，即為氨綸溶解前質(zhì)量。將稱重后的樣品置于250mL三角燒瓶中，按照1∶100的浴比每克樣品加入100mLγ-丁內(nèi)酯溶液，放入40℃的恒溫振蕩水浴鍋中以120r/min機(jī)械振蕩15min。按1.2.2方法分別將殘留物過濾、烘干冷卻稱重，即為氨綸溶解后質(zhì)量。則氨綸溶解前后的質(zhì)量比為修正系數(shù)d。

1.2.4準(zhǔn)確度測(cè)定方法

取8份常見不同比例的腈綸/氨綸混合樣品，每份1g左右，精確至0.0001g，將稱重后的樣品置于250mL三角燒瓶中，按照1∶100的浴比每克樣品加入100mLγ-丁內(nèi)酯溶液，按1.2.3方法振蕩、過濾、烘干、冷卻、稱重，計(jì)算結(jié)果。

1.2.5精密度測(cè)定方法

取10份95%/5%的腈綸氨綸混合樣品，每份1g左右，精確至0.0001g，將稱重后的樣品置于250mL三角燒瓶中，按照1∶100的浴比每克樣品加入100mLγ-丁內(nèi)酯溶液按1.2.3方法振蕩、過濾、烘干、冷卻、稱重，計(jì)算結(jié)果。

2結(jié)果與討論

2.1溶解試驗(yàn)反應(yīng)條件的確定

表1不同反應(yīng)條件氨綸損失率

反應(yīng)溫度/℃,溶解時(shí)間/minm0/gm1/g氨綸損失率/%40,150.98890.94214.731.23291.17514.6950,100.85010.80045.850.76950.72705.5260,101.14601.06587.000.97000.90017.2170,51.21501.10788.821.23201.13218.1180,51.10601.00479.161.03600.93599.6690,51.27781.139110.851.09800.975411.17

分析表1試驗(yàn)結(jié)果，溶解溫度從40℃升高至90℃，腈綸完全溶解由15min縮短至5min，至70℃、5min腈綸已全部溶解，在80℃、90℃時(shí)，溶解時(shí)間改變不明顯，而隨溫度升高，γ-丁內(nèi)酯對(duì)氨綸的損傷程度卻呈線性遞增，高溫致氨綸的損失率約11%。溫度低，氨綸損失率小，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，低于40℃環(huán)境中，γ-丁內(nèi)酯溶解腈綸的速度非常慢，基本處于溶脹狀態(tài)，不適用快速檢測(cè)。因此，綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，在時(shí)間差異較小的前提下，選取氨綸損失率最小的作為該方法的反應(yīng)條件，即反應(yīng)溫度40℃、時(shí)間15min為γ-丁內(nèi)酯溶解腈綸的最佳試驗(yàn)條件。

2.2修正系數(shù)d值的確定

表240℃，15min條件下氨綸在

γ-丁內(nèi)酯溶液中的d值

由表2可知，10組氨綸試驗(yàn)得到的d值平均值為1.0536，以t分布模型統(tǒng)計(jì)分析，t分布的雙側(cè)分位數(shù)為2.306，當(dāng)置信度為95%時(shí)，置信區(qū)間為(1.0491～1.0582)，置信界限為±0.00455%?？梢姲本]在40℃，15min的γ-丁內(nèi)酯溶液中的d值為1.0536，且在95%置信水平下，其置信界限遠(yuǎn)小于1%，試驗(yàn)測(cè)得的氨綸纖維質(zhì)量修正系數(shù)d=1.0536是合理的。

2.3腈綸/氨綸混合樣品含量準(zhǔn)確度測(cè)試

準(zhǔn)備8份已知組分比例的腈綸/氨綸樣品，每份約1g，在40℃，15min條件下，各用100mL的γ-丁內(nèi)酯溶液溶解試樣，根據(jù)1.2.4測(cè)試方法，測(cè)得8組混合樣品腈綸和氨綸組分的百分比，并運(yùn)用2.2得到的d值對(duì)氨綸質(zhì)量進(jìn)行修正，將實(shí)測(cè)得到的樣品組分比例與已知樣品比例相對(duì)照，結(jié)果見表3。

表3腈綸/氨綸混合樣品含量準(zhǔn)確度測(cè)定結(jié)果

樣品已知比例/%腈綸氨綸實(shí)測(cè)比例/%腈綸氨綸絕對(duì)誤差/%199.170.8399.650.35-0.48298.021.9898.691.31-0.67397.012.9997.382.62-0.37496.004.0096.513.49-0.51594.995.0195.534.47-0.54693.976.0394.435.57-0.46793.007.0093.636.37-0.63891.948.0692.257.75-0.30

通常的混紡面料中氨綸組分占比例較少，從腈綸/氨綸混合樣品含量的測(cè)定結(jié)果看，絕對(duì)誤差在1%，由于氨綸含量少，其相對(duì)誤差則較大，然而，我國關(guān)于低含量纖維標(biāo)識(shí)有明確的說明，當(dāng)標(biāo)簽上的某種纖維含量≤10%時(shí)，纖維含量允差為3%；當(dāng)某種纖維含量≤3%時(shí)，實(shí)際含量不得為0。因此，該種方法測(cè)試誤差在允許的范圍內(nèi)，滿足GB/T 29862《紡織品 纖維含量的標(biāo)識(shí)》標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.4腈綸/氨綸混合樣品含量精密度測(cè)試

準(zhǔn)確稱取10份組分比例為95%/5%的腈綸氨綸混合樣品，每份1g左右。在40℃，15min試驗(yàn)條件下，各用100mL的γ-丁內(nèi)酯溶液溶解混合試樣，按照上述1.2.5試驗(yàn)方法，測(cè)得10組混合樣品中腈綸和氨綸組分所占百分比，并運(yùn)用2.2得到的d值對(duì)氨綸質(zhì)量進(jìn)行修正，與真值相比較，測(cè)試結(jié)果見表4。

表4腈綸/氨綸混合樣品含量精密度測(cè)定結(jié)果

樣品腈綸/%氨綸/%195.534.47295.474.53395.514.49495.524.48595.374.63695.414.59795.424.58895.504.50995.454.551095.464.54氨綸含量均值/%4.54標(biāo)準(zhǔn)偏差0.052095%置信界限/%±0.0372

由表4可知，氨綸含量的平均值為4.54%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0520，95%置信界限為±0.0372%。在95%置信區(qū)間內(nèi)，氨綸纖維含量均在置信區(qū)間內(nèi)，10個(gè)樣品的測(cè)定值與真值的差異不顯著，具有很好的重現(xiàn)性，置信界限遠(yuǎn)小于1%，該測(cè)試方法穩(wěn)定性較好、精密度較高。

3結(jié)論

1)γ-丁內(nèi)酯用于腈綸/氨綸混紡織物化學(xué)定量分析，浴比1∶100，每克樣品加入100mLγ-丁內(nèi)酯溶液，試驗(yàn)溫度40℃，以120r/min頻率振蕩15min，腈綸纖維完全溶解，而氨綸不溶。

2)運(yùn)用t檢驗(yàn)法分析γ-丁內(nèi)酯定量檢測(cè)腈綸/氨綸混紡織物的含量方法，表明其測(cè)試誤差在允許范圍內(nèi)，氨綸的修正系數(shù)d值為1.0536，該方法可行。

3)與現(xiàn)行的FZ/T 01095—2002、GB/T 2910.12—2009標(biāo)準(zhǔn)所采用的二甲基甲酰胺、硫氰酸鉀試劑相比，具有高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，完全可以應(yīng)用于腈綸混紡織物的化學(xué)定量分析。

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(責(zé)任編輯：許惠兒)

Discussion on Quantitative Analysis Method of Blended Fabrics of Acrylic Fiber and Spandex

CHENQiqun1,WUJianjian2,ZHANGJinhui1,XUEShengcong1

(1.Zhengjiang Lead Product Technology Co., Ltd., Hangzhou 311215, China; 2.Zhejiang Academy of Science and Technology for Inspection and Quarantine, Hangzhou 311215, China)

Abstract：This paper conducts quantitative analysis on blended fabrics of acrylic fiber and spandex with chemical dissolution method with γ-butyrolactone and studies the influence on spandex when γ-butyrolactone completely dissolves acrylic fiber under the condition of different reaction temperature and reaction time. The test result shows that optimal conditions for chemical quantitative analysis on blended fabrics of acrylic fiber and spandex withγ-butyrolactone are reaction temperature 40℃ and time 15min. Under such conditions, acrylic fiber completely dissolves. Correction factor d value of spandex is obtained as 1.0536 and its mean value is below 95% confidence level. Confidence limit is far less than 1%. Compared to methods in existing standards such as FZ/T 01095—2002 and GB/T 2910.12—2009, this method is simple, nontoxic, energy-saving and environmentally friendly and has short reaction time and high efficiency.

Key words：γ-butyrolactone; blended fabrics of acrylic fiber and spandex; chemical quantitative analysis; correction factor

收稿日期：2016-03-13

作者簡(jiǎn)介：陳啟群(1982-)，男，浙江蒼南人，工程師，主要從事紡織品和助劑產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的研究與開發(fā)。

中圖分類號(hào)：TS157

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X(2016)04-0042-04