再生纖維素纖維中萊賽爾族纖維定性鑒別研究

高友軍+張向麗+劉錦瑞+趙素敏

摘要：本文探索了萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維的化學(xué)溶解性能的細(xì)微差別，通過研究時(shí)間、溫度和試劑配比等因素對溶解性能的影響，成功找出用經(jīng)典方法 —— 溶解法對再生纖維素纖維中的萊賽爾族纖維定性鑒別的方法，并對鑒別條件進(jìn)行優(yōu)化，最終確定在80∶10的甲酸/氯化鋅溶液中，溫度70 ℃、時(shí)間40 min，作為萊賽爾族纖維的定性鑒別條件。

關(guān)鍵詞：萊賽爾；再生纖維素纖維；定性鑒別；溶解法

中圖分類號：TS107.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Qualitative Identification of Lyocell Fibers from Other Regenerated Cellulose Fibers

Abstract： This paper probed into the subtle differences of chemical dissolving properties of Lyocell fibers and other regenerated cellulose fibers. By investigating the influence of time， temperature and reagent formula on dissolving properties， the classical method — the dissolution method was found out to be suitable for distinguishing Lyocell fibers from other regenerated cellulose fibers and the conditions were optimized. Finally， it determined that the best conditions for the qualitative identification is in a solution of formic acid/zinc chloride （80∶10） at a temperature of 70 ℃ for a time period of 40 minutes.

Key words： Lyocell； regenerated cellulose fiber； qualitative identification； solubility

萊賽爾纖維是以木漿為原料經(jīng)溶劑紡絲方法生產(chǎn)的一種新型綠色環(huán)保纖維。Lenzing（蘭精）集團(tuán)根據(jù)拉伸斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率、吸濕性等性質(zhì)的不同，將其分為 3 種，即萊賽爾（交聯(lián)型）纖維、萊賽爾LF纖維和萊賽爾（普通型）纖維。3 種萊賽爾纖維（以下統(tǒng)稱“萊賽爾族纖維”）物理性質(zhì)稍有不同，筆者所在實(shí)驗(yàn)室通過多年研究發(fā)現(xiàn)它們的化學(xué)性質(zhì)也有著細(xì)微的差別。

目前已發(fā)布的檢測標(biāo)準(zhǔn)中，用于鑒別萊賽爾族纖維與粘膠纖維、竹漿纖維、木代爾纖維的方法為顯微鏡法，但是隨著科技的進(jìn)步，纖維的形態(tài)也在不斷變化，僅依靠顯微鏡法來鑒別纖維種類，說服力較為單薄，容易引起爭議。根據(jù)最新報(bào)道，研究人員正在探索使用其他方法對再生纖維素纖維進(jìn)行定性鑒別，如紅外光譜法、正交實(shí)驗(yàn)法、離子測定法等。

由于各再生纖維素纖維的結(jié)晶度不盡相同，因此在特定溶液中的溶解性能也有所差異。本文使用經(jīng)典方法 ——溶解法進(jìn)行萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維的定性鑒別，通過研究萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維溶解性能的細(xì)微差異，尋找出一種能夠?qū)⑵渌偕w維素纖維溶解而萊賽爾族纖維仍有剩余的試劑及實(shí)驗(yàn)條件，將萊賽爾族纖維與粘膠纖維、竹漿纖維、木代爾纖維區(qū)別開來，解決了這一困擾業(yè)內(nèi)多年的難題。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品準(zhǔn)備

萊賽爾（交聯(lián)型）纖維（又稱萊賽爾A100纖維）、萊賽爾LF纖維、萊賽爾（普通型）纖維（又稱萊賽爾G100纖維），均產(chǎn)自蘭精集團(tuán)；粘膠纖維，產(chǎn)自上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，使用前拆成紗狀；竹漿纖維，產(chǎn)自河北吉藁化纖有限責(zé)任公司；木代爾纖維，產(chǎn)自蘭精集團(tuán)。

1.2 儀器和試劑

恒溫水浴振蕩器：溫控精度±1 ℃；不銹鋼篩網(wǎng)：60 ～65目；鹽酸：37%；硝酸：65%；甲酸/氯化鋅溶液：將不同質(zhì)量的粉末狀氯化鋅加入到80 g的88%甲酸（ρ=1.18 g/mL）中，混勻；氫氧化鈉/硫脲/尿素：將氫氧化鈉、硫脲、尿素和水按照重量比7.5∶6∶8∶78.5，配制成溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用；鋅酸鈉：將相當(dāng)于180 g氫氧化鈉的顆粒溶解在180 ～ 200 mL水中，不斷攪拌并逐漸加入80 g氧化鋅，同時(shí)加熱至溶液變澄清或略有渾濁，冷卻至室溫后定容至500 mL，并用孔徑40 ～ 90μm的玻璃過濾器過濾，使用前將上述溶液稀釋至原體積的3 倍，混勻，備用；硫酸：60%，將343 mL的濃硫酸（ρ=1.84 g/mL）緩慢加入到368 mL水中，使其密度ρ=1.498 8 g/mL（20 ℃）或ρ=1.494 8 g/mL（25 ℃）。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 不同試劑中萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維的溶解性

將萊賽爾族纖維和其他再生纖維素纖維放入不同的試劑中，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，記錄各纖維的溶解性能。

1.3.2 萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維在甲酸/氯化鋅溶液中的溶解性

將萊賽爾（交聯(lián)型）纖維、萊賽爾LF纖維、萊賽爾（普通型）纖維和粘膠纖維、竹漿纖維、木代爾纖維分別放入45℃的80∶20甲酸/氯化鋅溶液中，記錄各纖維的溶解時(shí)間。

1.3.3 溫度對萊賽爾（普通型）纖維與粘膠纖維溶解性能的影響

將萊賽爾（普通型）纖維、粘膠纖維分別放入80∶20和80∶10的甲酸/氯化鋅溶液中，記錄不同溫度下各纖維的溶解時(shí)間。

1.3.4 甲酸/氯化鋅試劑配比對萊賽爾（普通型）和粘膠纖維溶解性能的影響

將萊賽爾（普通型）纖維和粘膠纖維分別放入盛有不同配比甲酸/氯化鋅溶液的錐形瓶中，放入70 ℃的恒溫水浴振蕩器中，記錄各纖維的溶解時(shí)間。

1.3.5 萊賽爾族纖維定性鑒別方法驗(yàn)證

將含有萊賽爾（交聯(lián)型）纖維、萊賽爾LF纖維、萊賽爾（普通型）纖維、粘膠纖維、竹漿纖維、木代爾纖維的不同樣品分別置于70 ℃的80∶10甲酸/氯化鋅溶液中，40 min后，倒入不銹鋼篩網(wǎng)中，觀察篩網(wǎng)中有無剩余。

2 結(jié)果與討論

2.1 在不同試劑中萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維的溶解性能

從表 1 各纖維的溶解性能可以看出，甲酸/氯化鋅溶液和氫氧化鈉/硫脲/尿素溶液可以用于萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維的定性鑒別，但是氫氧化鈉/硫脲/尿素溶液在常溫下反應(yīng)較為劇烈，外界環(huán)境稍加變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果就會有很大差異。而選擇甲酸/氯化鋅溶液作為溶劑時(shí)，需使用恒溫水浴振蕩器進(jìn)行加熱，實(shí)驗(yàn)環(huán)境較為穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，因此本研究選用甲酸/氯化鋅溶液作為萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維的定性鑒別溶劑。

2.2 萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維在甲酸/氯化鋅溶液中的溶解性能

由于萊賽爾族纖維與其他再生纖維素纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，理論上其溶解性能差別不大。為了研究它們的細(xì)微差別，根據(jù)多年的研究經(jīng)驗(yàn)，本文選擇80∶20的甲酸/氯化鋅試劑、溫度45 ℃作為實(shí)驗(yàn)條件。從圖 1 各纖維的溶解時(shí)間可以看出，由于溫度較低，各纖維溶解較慢，但各纖維的溶解性能隨時(shí)間變化呈現(xiàn)一定的差異。其中，萊賽爾（交聯(lián)型）纖維最難溶解，而木代爾纖維最易溶解；萊賽爾（普通型）纖維與粘膠纖維溶解時(shí)間雖然不同，但是其差異并不顯著?？梢娨獙⑷R賽爾族纖維與其他纖維進(jìn)行鑒別，研究萊賽爾（普通型）纖維與粘膠纖維溶解條件的分界點(diǎn)尤為關(guān)鍵。

2.3 溫度對萊賽爾（普通型）纖維和粘膠纖維溶解性能的影響

分別對80∶20和80∶10的甲酸/氯化鋅溶液中萊賽爾（普通型）纖維、粘膠纖維溫度和時(shí)間關(guān)系作圖（圖 2、圖3）。從圖 2、圖 3 可以看出，2 種溶劑中，隨著溫度的升高，萊賽爾（普通型）纖維和粘膠纖維的溶解時(shí)間均逐漸縮短，但高溫時(shí)，溶解時(shí)間較低溫時(shí)縮短更多?？紤]纖維定性鑒別快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，選擇70 ℃作為定性鑒別的溫度。

2.4 甲酸/氯化鋅試劑配比對萊賽爾（普通型）纖維與粘膠纖維溶解性能的影響

70 ℃時(shí)，萊賽爾（普通型）纖維與粘膠纖維溶解時(shí)間-甲酸/氯化鋅配比關(guān)系如圖 4 所示。從圖 4 可以看出，每80 g甲酸中氯化鋅的含量在一定范圍內(nèi)對萊賽爾（普通型）纖維和粘膠纖維的溶解具有促進(jìn)作用，當(dāng)氯化鋅含量增大到15 g/80 g甲酸時(shí)，萊賽爾（普通型）纖維和粘膠纖維的溶解時(shí)間變化很小，雖然此時(shí) 2 種纖維溶解時(shí)間較短，但是溶解時(shí)間差卻很小，采用此配比進(jìn)行定性分析，誤差較大；當(dāng)氯化鋅含量小于15 g/80 g甲酸時(shí)，2 種纖維的溶解時(shí)間延長，溶解的時(shí)間差也相應(yīng)增大。綜合考慮溶解時(shí)間和時(shí)間差 2 個因素，選擇甲酸/氯化鋅配比為80∶10。

2.5 萊賽爾族纖維定性鑒別方法驗(yàn)證

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，得出定性鑒別優(yōu)化條件：溫度70℃，時(shí)間40 min，試劑甲酸/氯化鋅，其配比80∶10。以多纖維組分的混合物進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如表 2 所示。從表 2 可以看出，在70 ℃的80∶10甲酸/氯化鋅溶液中，溶解40 min可以作為萊賽爾族纖維與粘膠纖維、竹漿纖維、木代爾纖維的定性鑒別條件。

3 結(jié)論

萊賽爾纖維有 3 種類型，在甲酸/氯化鋅溶液中萊賽爾（交聯(lián)型）纖維最難溶解，萊賽爾（普通型）纖維最容易溶解，萊賽爾LF纖維介于兩者之間。根據(jù) 3 種萊賽爾纖維與粘膠纖維、竹漿纖維、木代爾纖維在甲酸/氯化鋅中的溶解性能不同，完全可以通過溶解法將萊賽爾纖維鑒別出來。溶液中甲酸/氯化鋅試劑配比、溫度、時(shí)間等條件均對萊賽爾（交聯(lián)型）纖維、萊賽爾LF纖維、萊賽爾（普通型）纖維、粘膠纖維、竹漿纖維和木代爾纖維的溶解性能有影響。

定性鑒別是定量分析的基礎(chǔ)，需要快速、準(zhǔn)確。在實(shí)際應(yīng)用中，綜合考慮試劑配比、溫度、時(shí)間等測試因素，選擇80∶10的甲酸/氯化鋅溶液、溫度70 ℃、時(shí)間40 min，實(shí)現(xiàn)萊賽爾族纖維與粘膠纖維、竹漿纖維、木代爾纖維的定性鑒別完全是可行的。

參考文獻(xiàn)（略）