紅外光譜定量分析技術(shù)在紡織品檢測中的應(yīng)用探討

費聰

摘要：紅外光譜定量分析技術(shù)能夠檢測紡織品的回潮率、纖維結(jié)晶度與纖維組分等，可發(fā)現(xiàn)紡織品質(zhì)量問題，對優(yōu)化防止品制作，提高紡織品價值與檢測技術(shù)國際影響力有重要意義。

關(guān)鍵詞：紡織品;紅外光譜儀;定量分析;檢測

我國紡織品出口貿(mào)易額不斷提高，對紡織品質(zhì)量問題與檢測技術(shù)的優(yōu)化更加重視。但實際上，我國紡織品檢測技術(shù)仍存在產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、檢測技術(shù)滯后、技術(shù)體系不完善等問題，導(dǎo)致紡織技術(shù)發(fā)展受阻。紅外光譜定量分析技術(shù)革新了紡織品檢測質(zhì)量及其標準，經(jīng)濟與社會效益不斷提高;對此，正式步入了快速成長時期。

1 定量分析回潮率

紡織品回潮率檢測，指產(chǎn)品干重、濕重差值，與干重的百分率。水吸收紅外吸收峰波段光子度，與被輻射水分子數(shù)量間，存在一定正比關(guān)系，可通過檢測確定紡織品回潮率信息。通常使用慢發(fā)射光譜法檢測纖維回潮率，根據(jù)人射光、反射光的光強比重確定光譜信息。檢測過程包括建模、預(yù)測兩部分，建模流程包括樣品的采集制備、常規(guī)測量、光譜掃描，與樣品集劃分、矯正集、預(yù)處理、建立矯正模型、模型驗證、預(yù)測值誤差在合理范圍內(nèi)則輸出模型驗證等流程，不合理將充分劃分矯正集、預(yù)測值，并驗證模型，知道其誤差合格輸出模型。預(yù)測過程包括制備與光譜掃描未知樣品、選擇矯正模型、未知樣品適合校正模型則預(yù)測回潮率，不適合將重新選擇矯正模型。通過比爾郎伯定律Kubelka-Munk方程等最終確定產(chǎn)品回潮率。或是利用烘干法確定回潮率。利用紅外光譜儀，當(dāng)波長為1920nm時，水吸收效果明顯。

2 纖維取向度與結(jié)晶度

紅外光譜技術(shù)具有操作簡便、無需破壞樣品、檢測時間短等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于紡織品定量分析檢測。尤其是在纖維取向度與結(jié)晶度檢測中，由于纖維結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致光譜也存在差異。部分譜與結(jié)晶度間，存在一定正比關(guān)系，或是反比關(guān)系，也有部分譜與其不存在明顯關(guān)系;對此，通常根據(jù)參考譜帶，與結(jié)晶、非結(jié)晶譜帶特征確定纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)與變化。將偏振器加入到紅外光譜儀測量光路中，可得到纖維偏振紅外光譜，根據(jù)譜圖即可確定纖維取向度。根據(jù)偏振光電矢量方向，與纖維軸垂直、平行時譜帶吸光度，將兩者比值，作為譜帶二向色性比，以此計算出樣品取向函數(shù)，也可以反映出時樣品取向度。用紅外光譜法測量產(chǎn)品取向度、結(jié)晶度，操作便利且方法簡單，測定結(jié)果精確度高，與其他物理方法聯(lián)合使用，可獲得更多的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息。

3 纖維組分

通過分析特征吸收譜帶即可獲得纖維組分信息。由于纖維組分、纖維吸收紅外強度存在差異;對此，在檢測中首先應(yīng)確定纖維組分，無相同特征吸收譜帶。其次用基線法測量各組分吸光度。同時考慮被檢測物質(zhì)濃度，是否與譜帶吸收強度間有著線性關(guān)系。最后選擇吸收系數(shù)大的譜帶，要求周圍無其他吸收譜帶干擾。該種方法適用于以下混紡物質(zhì)檢測分析，一是聚醋纖維與棉，定量檢測分析聚醋纖維時，直接展開測量，得到的曲線無具體的分析價值。后續(xù)采用壓片、研磨與透射法等發(fā)現(xiàn)，聚酯纖維含量與研磨時間存在正比關(guān)系，但段時間研磨，曲線變化相對不明顯，同時發(fā)現(xiàn)聚酯纖維含量，與其特征峰值間，并無具體的線性關(guān)系，但與其吸收光譜的強度、峰寬間，存在某種線性關(guān)系，最終檢測出其特征峰值。時代進步，定量檢測分析聚醋纖維含量的科技產(chǎn)物逐漸增多，如溴化鉀壓片、光聲法聯(lián)合應(yīng)用等。二是棉、尼龍的混紡物，可利用反射法測定紅外光譜曲線，即將其放置在高折射率介質(zhì)，多次測量其反射光，記錄最終光譜曲線，最終可確定出混紡物中尼龍、棉對譜帶的吸收強度屬性。三是毛與棉混紡物，針對于毛與棉混紡物的棉含量檢測，可通過壓片、研磨、投射法展開，但應(yīng)確保混紡物研磨均勻。經(jīng)過檢測分析發(fā)現(xiàn)，其棉含量與其特征峰值寬度間，不存在必然的聯(lián)系。為確保檢測結(jié)果的真實可靠性，還需加強對研磨時間、混紡物質(zhì)的質(zhì)量加以調(diào)整，將多次檢測結(jié)果相近的值，作為最終檢測結(jié)果。

4 總結(jié)

由于我國紅外光譜技術(shù)應(yīng)用，仍處于摸索性前進階段，還需加強對郎伯比爾定律基礎(chǔ)理論的研究，合理應(yīng)用主成分回歸、小二乘回歸、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等定量分析方法，以及化學(xué)計量學(xué)方法，切實解決技術(shù)應(yīng)用中存在的光譜重疊、背景干擾等問題，提高其對紡織品回潮率、取向度、結(jié)晶度、纖維成分等檢測質(zhì)量與效率的同時，不斷拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。紅外光譜技術(shù)，作為間接分析方式，通過矯正模型設(shè)立等途徑，實現(xiàn)了對檢測樣品的定量、定性分析，在未來的科學(xué)分析中，尤其是紡織品質(zhì)量檢測中，將發(fā)揮著不可或缺的作用。

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