硫酸法定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混紡產(chǎn)品的探討

孫建科+王云發(fā)+程鑫橋+張海煊

摘要：

為了探討硫酸法定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混紡產(chǎn)品的可行性，采用試劑溶解纖維的方法分析桑蠶絲、柞蠶絲的溶解性能，通過改變試劑濃度、溫度和時(shí)間的方法優(yōu)選試驗(yàn)條件，用溶解法推導(dǎo)柞蠶絲d值，采用重復(fù)性試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)方法的精密度和偏差。試驗(yàn)結(jié)果表明，溶解試驗(yàn)過程中柞蠶絲的損傷較小，d值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0018，在95%置信度下測試結(jié)果落在較窄的置信區(qū)間內(nèi)。

關(guān)鍵詞：桑蠶絲；柞蠶絲；硫酸法；定量分析

1 前言

蠶絲種類繁多，但在紡織行業(yè)中應(yīng)用最廣的是桑蠶絲和柞蠶絲。桑蠶絲和柞蠶絲化學(xué)性質(zhì)相近，制成紡織品后外觀也較為相像。桑蠶絲/柞蠶絲混紡產(chǎn)品的定量分析常用的檢測方法是FZ/T 40005—2009《桑/柞產(chǎn)品中桑蠶絲含量的測定 化學(xué)法》，該方法溶解試劑中使用的鈣鹽對部分柞蠶絲的影響較大，并不適用于所有的桑蠶絲/柞蠶絲混紡產(chǎn)品的定量分析，且試驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)存在較大的誤差[1-2]。為解決這一問題，本文采用硫酸法[3-4]溶解混紡產(chǎn)品中的桑蠶絲，保留柞蠶絲，定量分析混紡產(chǎn)品的纖維含量。試驗(yàn)中通過分析桑蠶絲和柞蠶絲溶解性能，優(yōu)選試驗(yàn)試劑、溫度和時(shí)間，推導(dǎo)d值和分析混合纖維試驗(yàn)中的誤差，以及統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果的精密度和偏差，研究硫酸法對定量分析結(jié)果的影響。

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 試驗(yàn)方案

通過硫酸法和鹽酸法的對比試驗(yàn)，優(yōu)選試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件；通過溶解試驗(yàn)推導(dǎo)和驗(yàn)證d值，以此來研究d值的合理性；最后統(tǒng)計(jì)分析硫酸法的精密度和偏差。

2.2 試驗(yàn)儀器

BRAND干燥烘箱[控溫（105±2）℃]、SARTORIUS分析天平（精度0.1mg）、KASEN振蕩水浴鍋、SHZ-D（III）真空抽濾泵、抽濾瓶（帶可固定坩堝適配橡膠圈）、干燥器（帶硅膠）、玻璃砂芯坩堝、具塞三角燒瓶（容量為250mL）、溫度計(jì)和密度計(jì)等。

2.3 試劑、試樣

稀氨水（200mL、密度為0.880g/mL濃氨水用水稀釋至1L）；質(zhì)量分?jǐn)?shù)38%的濃鹽酸；98%的濃硫酸（分析純，廣州市東紅化工廠）；桑蠶絲、柞蠶絲（標(biāo)準(zhǔn)貼襯布，上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所）。

2.4 計(jì)算方法

質(zhì)量修正系數(shù)d值= m0/m（m0——溶解前樣品干燥質(zhì)量，g；m——溶解后樣品干燥質(zhì)量，g）

標(biāo)準(zhǔn)偏差

xi——單次測定值，x——平均值，n——測定次數(shù)。

3 試驗(yàn)過程

3.1 鹽酸法

選用2.4中的桑蠶絲和柞蠶絲試樣，在不同溫度、不同濃度的鹽酸溶液中分別進(jìn)行溶解試驗(yàn)，優(yōu)選合適的定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混合纖維試樣的試驗(yàn)條件，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

由表1可知，試驗(yàn)溫度20℃時(shí)，桑蠶絲在濃度不低于29%的鹽酸溶液中10min溶解完全，柞蠶絲在濃度不低于35%的鹽酸溶液中10min溶解完全；在試驗(yàn)溫度20℃～60℃范圍內(nèi)，溫度每升高20℃，10min內(nèi)桑蠶絲和柞蠶絲完全溶解所需鹽酸溶液的濃度約降低1%。桑蠶絲和柞蠶絲在鹽酸溶液中溶解性能存在著差異，溫度20℃時(shí)，在鹽酸濃度28%～33%的范圍內(nèi)，10min內(nèi)桑蠶絲完全溶解，30min內(nèi)柞蠶絲不溶，且相對于鹽酸濃度，試驗(yàn)溫度對蠶絲溶解性能的影響較小。故選取鹽酸濃度30%、溶解時(shí)間30min、試驗(yàn)溫度20℃的試驗(yàn)條件進(jìn)行溶解試驗(yàn)，定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混合纖維試樣，該試驗(yàn)條件桑蠶絲可以溶解完全柞蠶絲不溶，且無需加熱能耗少、溫度低可減少鹽酸溶液的揮發(fā)。因此，采用鹽酸法定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混紡產(chǎn)品，試驗(yàn)條件為：鹽酸濃度30%、溶解時(shí)間30min、試驗(yàn)溫度20℃。

3.2 硫酸法

選用2.4中的桑蠶絲和柞蠶絲試樣，在不同溫度和不同濃度的硫酸溶液中進(jìn)行溶解試驗(yàn)，優(yōu)選合適的定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混合纖維試樣的試驗(yàn)條件。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，試驗(yàn)溫度20℃時(shí)，桑蠶絲在濃度不低于52%的硫酸溶液中10min溶解完全，柞蠶絲在濃度不低于60%的硫酸溶液中10min溶解完全；在試驗(yàn)溫度20℃～60℃范圍內(nèi)，溫度每升高20℃，桑蠶絲和柞蠶絲完全溶解所需硫酸溶液的濃度約降低1%。桑蠶絲和柞蠶絲在硫酸溶液中溶解性能存在著差異，溫度20℃時(shí)，在硫酸濃度52%～60%的范圍內(nèi)，桑蠶絲完全溶解，柞蠶絲不溶，且相對于硫酸濃度，試驗(yàn)溫度對蠶絲溶解性能的影響較小。故選取硫酸濃度56%、溶解時(shí)間30min、試驗(yàn)溫度20℃的試驗(yàn)條件進(jìn)行溶解試驗(yàn)，定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混合纖維試樣，該試驗(yàn)條件桑蠶絲可以溶解完全，而柞蠶絲不溶，無需加熱能耗少。因此，采用硫酸法定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混紡產(chǎn)品，試驗(yàn)條件為：硫酸濃度56%、試驗(yàn)時(shí)間30min、試驗(yàn)溫度20℃。

3.3 兩種試驗(yàn)方法的比較和選擇

在可以選擇試劑的濃度范圍，鹽酸濃度范圍為28%～33%、約5%的濃度差，硫酸濃度范圍為52%～60%、約8%的濃度差，可選試劑濃度范圍硫酸法大于鹽酸法，桑蠶絲和柞蠶絲的溶解性能在硫酸中差異更大，更符合溶解法中試劑溶解一種纖維對剩余纖維影響小的原則；鹽酸具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，試驗(yàn)過程試劑的濃度難以控制，不利于試驗(yàn)操作和環(huán)境友好，而硫酸性能穩(wěn)定不易揮發(fā)。因此，硫酸法是較為合適的定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混紡產(chǎn)品的試驗(yàn)方法。

4 柞蠶絲d值的推導(dǎo)與驗(yàn)證

4.1 柞蠶絲d值的推導(dǎo)

采用硫酸法進(jìn)行單種纖維柞蠶絲的溶解試驗(yàn)，推導(dǎo)柞蠶絲的d值，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，不溶組分柞蠶絲的質(zhì)量變化修正系數(shù)d值在1.008～1.014之間，平均d值為1.01，標(biāo)準(zhǔn)偏差s為0.0018。這表明，采用硫酸法進(jìn)行溶解試驗(yàn)，柞蠶絲雖受到了一定的損傷，但損傷小且穩(wěn)定，柞蠶絲d值的波動(dòng)范圍較小，滿足定量分析的要求。因此，采用硫酸法推導(dǎo)出的d值穩(wěn)定、合理，定量分析時(shí)溶解桑蠶絲保留柞蠶絲，使用d值對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算修正，計(jì)算出的纖維含量更接近纖維含量的真值。

4.2 柞蠶絲d值的驗(yàn)證

按硫酸法對9種不同混紡比的桑蠶絲/柞蠶絲混紡試樣進(jìn)行定量分析，試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算按質(zhì)量修正系數(shù)d=1.01進(jìn)行修正，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知，9種混合纖維柞蠶絲含量測試的平均誤差為0.27%，試驗(yàn)誤差范圍為-0.40%～0.40%，纖維含量偏差<1%，符合GB/T 29862—2013《紡織品 纖維的含量標(biāo)識(shí)》中規(guī)定的含量允差≤3%的要求。這表明，采用硫酸法定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混紡試樣，在溫度為20℃、溶解時(shí)間為30 min的試驗(yàn)條件下，桑蠶絲在56%的硫酸溶液中溶解完全，而柞蠶絲性能保持相對穩(wěn)定；柞蠶絲的d值取1.01時(shí)，驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果接近混合纖維的真實(shí)比例，試驗(yàn)誤差較小，推導(dǎo)出的d值可以滿足柞蠶絲/桑蠶絲混紡產(chǎn)品定量分析的要求。

5 桑蠶絲/柞蠶絲定量的精密度和偏差

纖維含量定量分析方法作為一種評估測試方法，在實(shí)際應(yīng)用中一般沒有獨(dú)立的方法來確定其真值和偏差。本文通過不同試驗(yàn)人員測試同一已知混紡比例纖維混合物的含量，統(tǒng)計(jì)測試結(jié)果，分析硫酸法定量分析桑蠶絲/柞蠶絲混紡產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果的精密度和偏差。試驗(yàn)方案為配比為50桑蠶絲/50柞蠶絲混紡纖維的試樣，通過10個(gè)不同試驗(yàn)人員進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果按d值1.01進(jìn)行計(jì)算，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，10個(gè)不同試驗(yàn)員測得柞蠶絲含量在49.2%～50.3%之間，含量平均值為49.6%，試驗(yàn)偏差在-0.3%～0.9%之間，纖維含量偏差<1%。計(jì)算測得柞蠶絲含量的置信區(qū)間，查t分布的ta，f表，95%置信度時(shí)t0.05，9=2.26，柞蠶絲含量測試結(jié)果總體平均值的置信區(qū)間μ= 49.6%±0.3%，即桑蠶絲/柞蠶絲混合試樣中柞蠶絲含量測試結(jié)果的平均值落在49.3%～49.9%區(qū)間內(nèi)的概率為95%，平均值和真值（配比）的偏差為0.4%，試樣測試結(jié)果的偏差較小，測試結(jié)果落在較窄的置信區(qū)間內(nèi)精密度較高。

因此，硫酸法是一種較好的化學(xué)分析方法，適用于桑蠶絲/柞蠶絲的混紡織物的定量分析，在真值不可知的情況下，硫酸法定量分析混紡織物，測定的纖維含量具有很好的準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，可以滿足實(shí)際檢測的要求，能有效解決桑蠶絲/柞蠶絲混紡產(chǎn)品定量分析的問題。

參考文獻(xiàn)：

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