化學(xué)纖維中二氧化鈦含量檢測方法研究

＊莊海濤 孔凡明

（1.山東省臨沂市檢驗(yàn)檢測中心 山東 276000 2.山東省臨沂市纖維質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)測中心 山東 276000）

目前，化學(xué)纖維分子整齊排列，纖維外表面圓滑，且光澤刺眼。如何在生產(chǎn)中化解此問題，則需做消光處理，添加消光劑。然而，添加消光劑二氧化鈦數(shù)量多與少關(guān)聯(lián)著纖維消光效果。畢竟二氧化鈦?zhàn)陨聿幌嗤矔?huì)對纖維熱處置形成干擾，結(jié)果不同，且干擾成品纖維染色性能?，F(xiàn)階段，國內(nèi)沒有化纖維中二氧化鈦含有量測定方式的國家標(biāo)準(zhǔn)與專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，此跟國內(nèi)產(chǎn)生的完備的化纖產(chǎn)品指標(biāo)及其實(shí)驗(yàn)方式標(biāo)準(zhǔn)體系不相協(xié)調(diào)的。

1.儀器設(shè)施準(zhǔn)備

儀器設(shè)施為：分光光度計(jì)、分析天平、電爐、高溫爐、100ml容量瓶、刻度吸管、50ml瓷坩堝等。

2.相關(guān)試劑籌備

硫酸銨、濃硫酸、過氧化氫水溶液、二氧化鈦3%、硫酸等。

3.具體試驗(yàn)流程

（1）碳化。3g試樣取得兩份，分別放至50ml瓷坩堝內(nèi)部，待到電爐受熱碳化。其過程勢必規(guī)避試樣燃燒。

（2）灰化。把碳化后試樣放入到高溫爐當(dāng)中，提升溫度到800℃，直至其灼燒成灰，隨后冷卻至常溫。

（3）灰粉處置。5g硫酸銨、10ml濃硫酸加入灰化樣中，隨后放至電爐，隨后加熱溶解到透明，隨后冷卻。試劑空白試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。

（4）顯色。首先，當(dāng)試樣中二氧化鈦含有數(shù)量小于或等于0.20%之后，勢必把溶解后的灰粉樣植入到100ml容量瓶中，加入10ml過氧化氫水溶液，應(yīng)用純水或去離子水（相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到三級水需求），稀釋至刻度，獲得試液。其次，當(dāng)試樣中二氧化鈦含量大于0.20%之后，勢必將溶解之后灰粉移植到100ml容量瓶中，采取純水稀釋到刻度。吸取之后的溶液倒入100ml容量瓶中，放入20ml硫酸，搖均勻，隨后放入10ml過氧化氫溶液，采取純水稀釋到刻度且搖均勻，獲得試液。

（5）測量吸光度。在位置410nm，使用1cm比色皿，利用純水參比，變動(dòng)分光光度計(jì)的吸光度直到零位置后，上述獲得兩瓶試液及其試劑測定空白吸光度。

（6）繪制工作曲線。

①當(dāng)樣品二氧化鈦含量小于或等于0.20%之后，參照以下流程繪制工作曲線。

首先，將105℃±2℃下干燥過的0.1g二氧化鈦，參照灰份處置。處置之后放入100ml容量瓶當(dāng)中，隨后放入純水稀釋到刻度。其次，獲取上述步驟中溶液0ml、1ml、2ml、3ml、4ml、5ml、6ml、7ml，分開注入8支100ml容量瓶當(dāng)中，放入50ml純水，在倒入20ml硫酸溶液，搖均勻之后加入10ml過氧化氫溶液，隨后以純水稀釋到刻度線，隨即搖均勻。再次，在分光光度計(jì)的410nm位置，通過純水參比，調(diào)整分光光度計(jì)吸光度零位之后，測定出上述步驟中各標(biāo)準(zhǔn)顯色溶液的吸光度。最后，由各標(biāo)準(zhǔn)顯色溶液的吸光度當(dāng)中，除去空白溶液的吸光度，從而將所獲得吸光度為縱坐標(biāo)，對應(yīng)的二氧化鈦含量為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。

②在樣品中二氧化鈦含量大于0.20%，則需要參照下述程序繪制工作曲線。

首先，獲取105℃±2℃下干燥過的0.lg二氧化鈦，參照灰份處置。之后放入容量100ml瓶里面，之后加入到純水稀釋至相應(yīng)刻度。其次，取得以上步驟溶液0ml、1ml、2ml、3ml、4ml、5ml、6ml、7ml分開導(dǎo)入8支100ml容量瓶內(nèi)部，添加50ml純水后，加入硫酸溶液10ml，搖勻后添加入過氧化氫溶液10ml，然后通過純水稀釋到對應(yīng)刻度值。最后，在410nm位置應(yīng)用分光光度計(jì)，加入純水參比，變動(dòng)分光光度吸光度零位后，上述每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)顯色溶液測驗(yàn)出吸光度。繪制工作曲線跟上述步驟繪制同理。

4.在化學(xué)纖維中二氧化鈦的詳盡使用

鈦白粉消光劑當(dāng)作添加劑，針對化學(xué)纖維消光形成了主要效果，并且也跟纖維聚合物性能，及其機(jī)器磨損狀況、過濾組件使用時(shí)間、紡絲斷頭率、纖維物理機(jī)械性能產(chǎn)生諸多損害。因此，在化學(xué)纖維中二氧化鈦消光劑應(yīng)用數(shù)量勢必不多，比如：微消光聚酯切片中，0.07%為鈦白粉增加數(shù)量；0.1%至0.3%為半消光切片；0.5%至2.5%為全消光切片增加數(shù)量范疇。日常狀態(tài)下，在實(shí)際使用進(jìn)程中，鈦白粉增加量是0.2%至0.5%用量則能實(shí)現(xiàn)非常好的消光與增白效果，取得跟天然纖維相類似不透明度，且針對纖維強(qiáng)度與延伸度沒有任務(wù)干擾。

不僅如此，二氧化鈦消光劑應(yīng)用范疇非常寬泛，在化學(xué)纖維生產(chǎn)中，可作為鈦白粉消光劑的有錦綸、滌綸、腈綸、粘纖、丙綸等，有區(qū)分的是鈦白粉在纖維生產(chǎn)中放入時(shí)段有所不同。比如：在錦綸生產(chǎn)實(shí)踐中，鈦白粉為內(nèi)酰胺中分解后添加聚合反應(yīng)，之后紡絲分離到每根單絲中。尤其在生產(chǎn)錦綸66中，鈦白粉需要在水中分離，之后在尼龍鹽聚合實(shí)踐中加入。然而，在生產(chǎn)聚酯纖維實(shí)踐中，添加至乙二醇在鈦白粉中，且平均分離后，添加聚合中。在生產(chǎn)腈綸實(shí)踐中，硫氰酸鈉水溶液中分開鈦白粉之后添加聚丙烯腈紡絲原液中，取得具備定量消光劑均勻消光原液，消光纖維才能得到。在生產(chǎn)粘纖實(shí)踐中，消光粘膠絲生產(chǎn)技藝為兩類，一則整體加入法，將懸浮液加入鈦白粉，在粘膠中添加磺化或溶解程序，直到利用設(shè)施攪拌均勻分開在粘膠中。二則為紡絲前注射法，利用紡絲前注射裝備，將合成懸浮液鈦白粉在紡絲機(jī)前跟粘膠均勻粘合之后注入紡絲機(jī)。針對生產(chǎn)消光丙綸，鈦白粉其關(guān)鍵作用為添加色母粒方法。

5.化學(xué)纖維中二氧化鈦含量檢測具體方法

（1）紫外可見分光光度方式。此方式為檢測聚酯切片及腈綸中二氧化鈦含量常用方式。二氧化鈦在受熱狀況下能夠溶于強(qiáng)酸測試基礎(chǔ)原理,隨后氧化氫跟四價(jià)鈦離子產(chǎn)生黃色絡(luò)合物，在410nm位置應(yīng)用分光光度計(jì)，吸光度測定，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)定量監(jiān)測目標(biāo)。要將化纖當(dāng)中二氧化鈦全部均勻溶解在測試液體中為此方式的困難點(diǎn)，如何達(dá)成此效果，一般應(yīng)用焦硫酸鉀與濃硫酸加硫酸銨法經(jīng)常遇到。其結(jié)論為適應(yīng)濃硫酸加硫酸銨法極為快捷，只一次加熱就能將二氧化鈦轉(zhuǎn)化成了可溶性物質(zhì)，而焦硫酸鉀法需要二次加熱，比較浪費(fèi)時(shí)間，同時(shí)增添高溫電爐等設(shè)施，且灰化進(jìn)程中有毒害氣體，危險(xiǎn)性極大。全方位對比之后，濃硫酸加硫酸銨法樣品處置方式簡單，且確保檢測精度先決條件下可迅速達(dá)成正確的檢測需求。不僅如此，對于紫外線可見分光光度法靈敏度及其精準(zhǔn)度的缺陷，專家優(yōu)化了樣品量及其溶液酸度操控，把原先靈敏度由0.01%提高到0.0001%，還有部分專家經(jīng)過提升稱樣量，且高氯酸代替過氧化氫褪色應(yīng)用，紫外分光光度法的精準(zhǔn)性獲得有效提升。

（2）X射線衍射方法。在纖維級聚酯切片試驗(yàn)方式進(jìn)行中，勢必采取X射線衍射法來檢測其他二氧化鈦定量。在X射線作用下鈦元素能夠形成熒光為此方式測試基本原理。此試樣外表面，熒光強(qiáng)度和鈦元素含量成正比。對于試樣外表面熒光強(qiáng)弱度進(jìn)行測試，二氧化鈦含有量確定數(shù)量。測試實(shí)踐中，務(wù)必將熱壓機(jī)把聚酯切片形成測試樣板，且擬定的標(biāo)準(zhǔn)曲線參照二氧化鈦標(biāo)樣樣板，進(jìn)一步確立樣品中二氧化鈦詳細(xì)含有量。此方式最好應(yīng)用在顆粒狀的聚酯切片，不能應(yīng)用纖維狀的聚酯中。

（3）ICP-AES方法。在化纖中的二氧化鈦詳盡含量應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定方式。最基礎(chǔ)原理利用四價(jià)鈦離子與過氧化氫合成黃色絡(luò)合物顯色反應(yīng)，CP-AES測定吸光值通過使用，按照吸光值相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)曲線取得在溶液中鈦濃度，且將二氧化鈦含有量核算出來。少數(shù)專家采取聚酯切片中的二氧化鈦、灰分含有數(shù)量通過ICP-AES法測定。結(jié)果表明，此方法二氧化鈦加標(biāo)回收率僅為98%至102%，0.62為相對標(biāo)準(zhǔn)差，呈現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)為精準(zhǔn)度、精密度與穩(wěn)定性都比分光光度法高，畢竟二氧化鈦化纖中含量極低，小于0.5g/mL時(shí)，0至16mg/L為其標(biāo)準(zhǔn)曲線中鈦含有量范疇，此段鈦含量與測試樣品溶液中鈦含量發(fā)生了數(shù)量區(qū)別化，進(jìn)一步造成測試極低鈦含量樣品溶液過程中，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系差信息有所偏移，因此，此方式檢測限極低，可完全滿足微消光化纖維中一氧化鈦含量的檢測要求。

（4）ICP-MS方式。在化纖中的二氧化鈦含有量測定中應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀。針對聚酯纖維樣品實(shí)施消解專家使用濕法和微波法，之后借助電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀針對樣品實(shí)施測定TiO2含量。結(jié)果表示，濕法消解檢出比較微波消解極小，濕法消解平均測定數(shù)值多出微波消解，同時(shí)加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論，更有助于濕法消解TiO3，可獲得TiO2含量精準(zhǔn)測定。

（5）灰化方法。此方式借助二氧化鈦耐高溫特點(diǎn)從而檢測二氧化鈦含有量。其1800℃熔點(diǎn)、TiO、粉末冷卻后均為白色，加熱呈淺黃色，灰化法對比其他方式，其不用任意化學(xué)試劑則可檢測二氧化鈦為優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)操作簡便，設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)極低，非常適用于日常檢查。然而，其精準(zhǔn)性未獲得大量驗(yàn)證，同時(shí)差異化非常高，從而沒有被普及應(yīng)用。此外，灼燒法專家應(yīng)用醋酯纖維絲束灰化，經(jīng)過剩下固體物，具體包含：TiO與純醋酯纖維絲束本身灰分其內(nèi)部總灰分，TiO含有量核算醋酯纖維絲束當(dāng)中，最終得到的結(jié)論為不一樣二氧化鈦醋酯纖維含有數(shù)量對比區(qū)別率達(dá)到20%之下，能夠滿足測試要求。

6.總結(jié)

綜上所述，二氧化鈦檢測方式在化學(xué)纖維之中完全不一樣，其每種方式自身不但有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)暴露出缺陷，因此，勢必認(rèn)真考量相關(guān)方式應(yīng)用的精準(zhǔn)性與適合性。需在確保精準(zhǔn)與適合的先決條件下，采取相對簡單、迅速與安全的方式，并且務(wù)必參照設(shè)施條件等客觀因素。除此之外，勢必創(chuàng)建統(tǒng)一的，適合于不一樣化學(xué)纖維二氧化鈦檢測方式執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，從而便于規(guī)范化化學(xué)纖維產(chǎn)品品質(zhì)的把控，進(jìn)一步提升國內(nèi)化學(xué)纖維整體質(zhì)量。