四種常見彈性纖維鑒別方法探討

吳利鋒，張廣東，郭 威

(深圳市計量質(zhì)量檢測研究院，廣東 深圳 518055)

隨著生活水平的提高，人們越來越關(guān)注紡織品的功能性，各種功能性纖維的應(yīng)用也愈加廣泛。彈性纖維作為一種重要的功能纖維，可提高服裝的舒適美觀程度。常見的彈性纖維主要有四種：氨綸、聚烯烴彈性纖維、彈性聚酯復(fù)合纖維和二烯類彈性纖維，為了能更好地區(qū)分這幾種纖維，本文在介紹其組成和彈性機理的基礎(chǔ)上，采用不同的方法進(jìn)行鑒別，以探究最優(yōu)的鑒別方法。

1 四種彈性纖維的介紹

氨綸，是以聚氨基甲酸酯為主要成分的一種嵌段共聚物制成的纖維。彈性來自于分子結(jié)構(gòu)中軟硬鏈段組成的鏈段共聚物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，軟鏈段是由不具有結(jié)晶性的低分子量聚酯或者聚醚組成，使纖維在力的作用下容易發(fā)生形變；硬鏈段是由具有結(jié)晶性且可以產(chǎn)生橫向交聯(lián)的二異氰酸酯組成，含有多種極性基團(tuán)，在外力的作用下不發(fā)生形變，防止分子間發(fā)生滑移[1]。氨綸是目前應(yīng)用最為廣泛的彈性纖維，各種內(nèi)衣、運動衣、襪子、泳衣等都有大量應(yīng)用。一般和其他纖維一起作包芯紗或包覆紗使用。

聚烯烴彈性纖維，是由聚烯熱塑性彈性體通過熔融紡絲制得的。類似聚氨酯彈性纖維，也具有軟硬鏈段結(jié)構(gòu)。硬鏈段區(qū)由結(jié)晶體和大分子間的共價鍵組成的網(wǎng)絡(luò)體系組成，軟鏈段區(qū)由較長的聚烯烴鏈段組成，軟硬鏈段結(jié)構(gòu)賦予纖維彈性。聚烯烴彈性纖維不僅耐強酸強堿，還可以抵御高溫，經(jīng)過水洗漂白等過程也不影響它的彈性，而且聚烯烴彈性纖維分解也不會釋放可揮發(fā)的有機化合物，憑借著良好的耐化學(xué)性能和綠色環(huán)保性，近年來的應(yīng)用日趨廣泛。

彈性聚酯復(fù)合纖維是指將兩種結(jié)構(gòu)和性能不同的聚合物按一定的比例通過共軛紡絲制成雙組分復(fù)合的卷曲狀彈性纖維。其彈性來源于纖維中兩種組分收縮和伸長性能的差異。目前最具代表性的是美國杜邦公司生產(chǎn)的PTT/PET雙組分彈性纖維T-400[2]。彈性聚酯復(fù)合纖維具有良好的彈性，還有永久的卷曲性和優(yōu)異的蓬松性，手感滑爽，不易松弛，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和染色性能，適用范圍廣。

二烯類彈性纖維，俗稱橡筋絲或橡膠絲，是由天然或者合成的聚異戊二烯構(gòu)成的彈性纖維，彈性良好，一般被拉伸至初始長度的三倍后，去除外力，可以迅速恢復(fù)至原長。二烯類彈性纖維雖然耐強酸強堿，但是其物理性能、耐氧化穩(wěn)定性和染色性能較差，應(yīng)用范圍受到很大限制，在紡織領(lǐng)域主要應(yīng)用于運動織物或者襪子中的彈力加固部位。

2 四種彈性纖維的鑒別

2.1 試驗材料及試劑

材料：氨綸、聚烯烴彈性纖維、二烯類彈性纖維、彈性聚酯復(fù)合纖維，均為日常送檢樣品中拆下的纖維樣品。

試劑：二甲基甲酰胺、硫酸、二氯甲烷、環(huán)己酮、四氯化碳、氫氧化鈉等，以上試劑均為分析純。

2.2 試驗儀器

生物顯微鏡(日本奧鈴巴斯)、紅外光譜儀(美國Thermo公司)、切片器、酒精燈、試管等及各種輔助工具。

2.3 試驗方法

燃燒法，按照FZ/T 01057.2—2007《紡織纖維鑒別試驗方法 第2部分：燃燒法》試驗[3]；顯微鏡法，按照FZ/T 01057.3—2007《紡織纖維鑒別試驗方法 第3部分：顯微鏡法》試驗[4]；溶解法，按照FZ/T 01057.4—2007《紡織纖維鑒別試驗方法 第4部分：溶解法》試驗[5]；紅外光譜法，按照FZ/T 01057.8—2012《紡織纖維鑒別試驗方法 第8部分：紅外光譜法》試驗[6]。

2.4 結(jié)果分析

2.4.1燃燒法

纖維的組成成分不同，燃燒時會產(chǎn)生差異化特征，可對纖維種類有一個大致的判斷。主要觀察纖維靠近火焰、接觸火焰、離開火焰的狀態(tài)及燃燒時產(chǎn)生的氣味和燃燒后殘余物特征。

表1 四種彈性纖維的燃燒特征

從表1可知，由于四種彈性纖維都屬于化學(xué)纖維，纖維的燃燒狀態(tài)差異較小，但是燃燒的氣味和殘余物差異較大，每種彈性纖維都有獨特的氣味，可以通過燃燒的氣味和燃燒后的殘余物來初步鑒別。

2.4.2顯微鏡法

通過顯微鏡來觀察纖維的縱面和橫截面形態(tài)，然后對照標(biāo)準(zhǔn)照片或者資料來鑒別纖維種類。

表2 四種彈性纖維的橫截面及縱面形態(tài)

從表2可知，彈性聚酯復(fù)合纖維因為縱向雙條并列其橫截面呈啞鈴形，與其他三種彈性纖維有較大區(qū)別，比較容易鑒別，而其他三種纖維差別較小，還需要結(jié)合其他方法進(jìn)一步鑒別。

2.4.3溶解法

根據(jù)纖維的組成不同，可利用纖維在不同溫度、不同試劑中溶解特性的不同來鑒別纖維。取少量纖維放入試管中加入不同的試劑分別在常溫和煮沸兩種條件下觀察纖維溶解情況。

從表3可知，用不同的試劑可以很好地對纖維加以鑒別，聚氨酯彈性纖維可以用常溫的75%硫酸完全溶解，彈性聚酯復(fù)合纖維可以用常溫的濃硫酸完全溶解，煮沸的環(huán)己酮可以部分溶解聚烯烴彈性纖維，煮沸的濃硫酸可以完全溶解二烯類彈性纖維。

2.4.4紅外光譜法

以紅外光照射試樣，試樣的分子將吸收一部分光能并轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥恼駝幽芎娃D(zhuǎn)動能，借助儀器將吸收值和相應(yīng)的波束做圖，可獲得試樣的紅外光譜圖，紅外光譜圖中每一個特征吸收譜帶都包含了試樣分子鍵和基團(tuán)的信息，不同物質(zhì)有其獨特的紅外光譜圖。

表3 四種彈性纖維的溶解性

注：S—溶解；P—部分溶解；I—不溶；△—溶脹。

圖1 四種彈性纖維的紅外譜圖

從圖1可知，四種纖維的紅外光吸收波長差別很大，氨綸的特征峰有2857.15cm-1、1107.09cm-1等，聚烯烴彈性纖維的特征峰有2921.69cm-1、2852.19cm-1、1463.41cm-1等，彈性聚酯復(fù)合纖維的特征峰有2961.26cm-1、1709.74cm-1、1241.43cm-1、1096.61cm-1、722.62cm-1等，二烯類彈性纖維的特征峰有3445.50cm-1、2922.06cm-1、1642.86cm-1等。每種纖維都有自己獨特的特征峰，所以對于有疑問的纖維可以用紅外光譜法進(jìn)行驗證。

3 結(jié)論

對比四種鑒別方法，通過燃燒方法可以比較容易鑒別出二烯類彈性纖維，因其獨特的燒輪胎味道易和其他三種區(qū)分；顯微鏡法比較容易鑒別橫縱向為啞鈴形雙排并列結(jié)構(gòu)的彈性聚酯復(fù)合纖維；溶解法比較容易鑒別聚氨酯彈性纖維和彈性聚酯復(fù)合纖維，常溫的75%硫酸和濃硫酸就可以完全溶解這兩種纖維，雖然煮沸的試劑也可鑒別聚烯烴彈性纖維和二烯類彈性纖維，但是煮沸的化學(xué)試劑存在安全隱患，不建議采用；紅外光譜法能對四種纖維進(jìn)行很好的鑒別，但成本偏高。所以對于一般的彈性纖維建議先采用前面三種方法加以區(qū)分，操作簡單，快速高效，當(dāng)遇到不能完全確定的彈性纖維時，再用紅外方法加以佐證，確保結(jié)果無誤。