近紅外光譜法用于紡織品定量分析的研究

蔡金超(中紡協(xié)檢驗(yàn)（泉州）技術(shù)服務(wù)有限公司，福建 泉州 362000)

近紅外光譜法用于紡織品定量分析的研究

蔡金超(中紡協(xié)檢驗(yàn)（泉州）技術(shù)服務(wù)有限公司，福建 泉州 362000)

對(duì)紡織品中纖維含量實(shí)行定量分析時(shí)，我們采用具有無損檢測，大量的信息，分析速度快等特點(diǎn)的近紅外光譜法來進(jìn)行定量分析；同時(shí)，與化學(xué)的計(jì)量學(xué)相結(jié)合，克服其信息量不足，光譜峰重疊的弱點(diǎn)，因此，近紅外光譜的技術(shù)近年來得以廣泛推廣，針對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用于紡織品的定量分析中進(jìn)行了著重的研究；其中包括對(duì)毛織物的混紡面料，棉織物混紡面料，氨綸混紡面料，絲織物混紡面料等進(jìn)行定量分析；并且還分析了現(xiàn)階段該技術(shù)在檢測中的問題。

定量分析；近紅外技術(shù)；紡織品

1 常用的定量分析法

化學(xué)劑量在近紅外技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域中占有重要位置；它應(yīng)用在對(duì)光譜信號(hào)的處理及分析模型的建立上；化學(xué)計(jì)量中有一個(gè)多元校正的重要方法，它能解決諸多復(fù)雜組分的體系問題；所以，應(yīng)用近紅外技術(shù)進(jìn)行分析定量，定性的問題時(shí)，要用多元校正法來建立被分析物的質(zhì)量濃度和光譜間的定量關(guān)系；當(dāng)前主要運(yùn)用的多元校正法有：主成分回歸，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，偏最小二乘法，逐步回歸等。

2 如何運(yùn)用近紅外光譜分析技術(shù)對(duì)紡織品的面料進(jìn)行定量分析

2.1 定量分析棉織物的混合面料

收集320個(gè)滌綸和棉的紡織樣品，把棉和滌綸的比例達(dá)到0-100%的覆蓋范圍；運(yùn)用近紅外技術(shù)，對(duì)所有樣品的各個(gè)面進(jìn)行不同位置的測試，并建立起校正模型分析其棉與滌綸纖維的比例，對(duì)棉含量的預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果是23.%。在進(jìn)行測試的過程中，選出70個(gè)不同含量的混紡樣品，按照分布均勻的原則，選擇其中的40個(gè)樣品為回歸樣品，其余作預(yù)測的使用，以檢驗(yàn)建立模型的優(yōu)劣，滌綸與棉的精度檢測是6%；運(yùn)用逐步回歸分析法對(duì)滌綸與棉的適宜回歸波長，以此來對(duì)其進(jìn)行樣品的定量分析，從而得出結(jié)論。有些待測的波長樣品會(huì)有偏差，然而卻不會(huì)擺脫等測成分對(duì)譜帶的吸收，由此證明，近紅外技術(shù)能對(duì)面料含量和化學(xué)成分進(jìn)行準(zhǔn)確快速的分析檢測。

2.2 定量分析毛織物的混合面料

我們將混紡毛織物的樣品原料，包括純羊毛，滌綸，粘膠等按照不相同的比例進(jìn)行混合，并將其作為樣品的標(biāo)準(zhǔn)，樣品光譜通過運(yùn)用近紅外光譜儀中三毫米直徑的微量漫反射池來獲取的，應(yīng)用二階導(dǎo)數(shù)和五點(diǎn)三次的平滑來進(jìn)行光譜的預(yù)處理工作，應(yīng)用偏最小二乘法來分析標(biāo)準(zhǔn)樣品集中近紅外的實(shí)際值和預(yù)測值間的系數(shù)0.983，在待測樣品的檢測結(jié)果中，預(yù)測值的變異系數(shù)是0.042；通過此試驗(yàn)青蛙，這種數(shù)學(xué)模型能夠應(yīng)用在不同的染料顏色預(yù)測混紡面料中的毛織成品，同時(shí)取得了非常好的成果；專門的技術(shù)人員應(yīng)用近紅外技術(shù)來鑒別分析羊絨，羊毛等，選擇400-2500nm的波長，進(jìn)行32次掃描，NIR光譜圖采集選用210nm的分辨率，對(duì)各個(gè)樣品進(jìn)行多次測試，并建立定性的方法模型；通過此試驗(yàn)說明，定量分析羊絨，羊毛混紡織品應(yīng)建立合適的模型來進(jìn)行分類。

我們把羊毛，羊絨根據(jù)不同的比例來配制成混合標(biāo)樣103個(gè)，應(yīng)用PLS方法，構(gòu)建起近紅外光譜技術(shù)的分析數(shù)學(xué)模型，有關(guān)模型的預(yù)測系數(shù)是0.99，其標(biāo)準(zhǔn)差是0.028，此試驗(yàn)證明：應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)來定量分析羊毛，羊絨的混紡織物，具有可操作性，將來必將成為無需破壞的快速檢測方法。此項(xiàng)試驗(yàn)中樣品的數(shù)量有限，預(yù)測模型的精確程度還有很大的提升空間，如果在檢測工作中，能真正應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)，需要對(duì)樣品進(jìn)行逐步累積，建立針對(duì)性更強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫及更加可靠，精確，穩(wěn)定的分析數(shù)學(xué)模型。

2.3 定量分析絲織物的混合面料

我們對(duì)混紡絲織物中的真絲含量運(yùn)用近紅外光譜技術(shù)的檢測手段來進(jìn)行定量分析，把真絲-滌綸與真絲-腈綸這兩種絲織物進(jìn)行混合；把純品布料的樣品打成絮狀，再根據(jù)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行均勻混合而制成的；選取相同個(gè)數(shù)的兩組絲織物，真絲的含量范圍在0-100%；其濃度梯度是0.02；結(jié)果證明，通過對(duì)模型進(jìn)行分析，提高了其預(yù)測的精確程度，預(yù)測模型的絕對(duì)平均誤差不超過2.5，濃度和測量的參考值，有非常好的相關(guān)性；近紅外光譜快速檢測技術(shù)能夠達(dá)到絲織物中含絲量的實(shí)際測量標(biāo)準(zhǔn)，為紡織物的定量分析提供速度快，無破損的新技術(shù)。

3 在定量分析紡織品面料中近紅外光譜技術(shù)還有其局限性

通過對(duì)上述的定量分析方法可實(shí)現(xiàn)近紅外光譜技術(shù)對(duì)混紡織品中的纖維含量進(jìn)行無破損，快速檢測的技術(shù)，然而要想運(yùn)用近紅外光譜的技術(shù)分析法，在此之前必須進(jìn)行大量采集多種含量的光譜信息數(shù)據(jù)來建立相關(guān)的模型數(shù)據(jù)庫，若是建立模型紡織品的樣品缺乏分布的均勻性，那么就會(huì)造成采集的近紅外光譜出現(xiàn)較大的離散現(xiàn)象，這對(duì)模型庫的相關(guān)測量精度有非常大的負(fù)面影響，致使混紡織物的檢測結(jié)果存在不精確的問題。

4 結(jié)語

通過上述對(duì)近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用研究可知，在進(jìn)行紡織品的定量分析過程中，根本不需要使用化學(xué)試劑，使定量分析簡單方便，易于操作，并且還不損壞紡織樣品，大大縮短對(duì)紡織物的檢測時(shí)間，從而有效的提高對(duì)紡織品的檢測效率，因此這種技術(shù)的應(yīng)用必將會(huì)更加廣泛。

[1]桂祥維等.用近紅外光譜定量分析混紡毛織品中羊毛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[J].中國紡織大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，（6）:73-76.

[2]陳澤泉，陸鳳山.近紅外光譜分析快速檢測技術(shù)在絲棉混紡織物成分分析中的應(yīng)用研究[J].科技通報(bào)，2016，（3）:91-94.