禾素纖維與其他紡織纖維混紡產(chǎn)品定性、定量方法研究與探討

文/陳新生 楊陽(yáng) 韋曉倩 陳帥 耿榕

禾素纖維是由天安集團(tuán)與中國(guó)科學(xué)院微生物研究所、中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、香港理工大學(xué)等多家知名院校與研究機(jī)構(gòu)合作研發(fā)的一種纖維，它是一種生物基纖維。禾素纖維是以淀粉制造的葡萄糖為主要原料，通過(guò)大量培養(yǎng)一種選定的微生物，然后提取微生物體內(nèi)的一種聚酯PHBV，再通過(guò)復(fù)雜的工藝提取，紡絲而成的新型纖維。由禾素纖維紡織而成的面料，不僅在觸感上和蠶絲有著很多相似性：柔軟、順滑、涼爽等。禾素纖維可以純紡，也可以與其他多種纖維進(jìn)行混紡，廣泛用于內(nèi)衣、襪子等產(chǎn)品。但對(duì)該纖維的定性定量還沒(méi)有統(tǒng)一的方法，本文針對(duì)禾素纖維與其他紡織纖維混紡產(chǎn)品的定性、定量方法進(jìn)行了研究探討。

1 禾素纖維定性檢驗(yàn)

1.1 顯微鏡法

利用顯微投影將禾素纖維/棉混紡纖維放大500倍，得到禾素纖維與棉混紡纖維的對(duì)比圖片，如圖1所示。

圖1 禾素纖維（箭頭所指）縱面、橫截面形態(tài)

從圖1中可以看出，禾素纖維縱面形態(tài)：表面光滑或略有不平整，未見(jiàn)較深溝槽；橫截面為近似圓形或略呈多邊形。

由FZ /T01057.3標(biāo)準(zhǔn)中的各種纖維縱面和橫截面的形態(tài)特征可知，滌綸、腈綸、錦綸、丙綸等幾種常見(jiàn)合成纖維的橫截面均以圓形或近似圓形為主，縱面形態(tài)均為表面光滑，有小黑點(diǎn)或疤痕。但對(duì)比圖1可以看出，禾素纖維和滌綸、腈綸、錦綸、丙綸等常見(jiàn)合成纖維的外觀形態(tài)相近，不能直接區(qū)分，因此需要借助其他方法進(jìn)行鑒別。

1.2 燃燒法

依據(jù)FZ/T 01057.2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)禾素纖維進(jìn)行了燃燒試驗(yàn)。其燃燒特征為：靠近火焰時(shí)熔縮，接觸火焰時(shí)有熔滴現(xiàn)象且冒白煙，離開(kāi)火焰時(shí)繼續(xù)燃燒，燃燒時(shí)具有特異氣味，殘留物呈黑色硬塊狀?？梢?jiàn)禾素纖維與常見(jiàn)的合成纖維的燃燒特征相近，因此不能用燃燒法直接進(jìn)行定性，但其和棉、麻、粘纖等纖維素纖維以及毛、絲等天然蛋白質(zhì)纖維有明顯的區(qū)別。

1.3 溶解法

依據(jù) FZ /T 01057.4標(biāo)準(zhǔn)，選用最常用的多種試劑對(duì)禾素纖維進(jìn)行溶解法試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1 禾素纖維的溶解性能

由表1可看出，禾素纖維在常溫下溶于98%硫酸、二氯甲烷，70℃下溶于甲酸/氯化鋅溶液。 因此可以用二氯甲烷（常溫）將禾素纖維和絕大多數(shù)合成纖維區(qū)分開(kāi)來(lái)。

1.4 紅外光譜法

觀察禾素纖維的紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)在1722cm-1和1748 cm-1處出現(xiàn)了雙吸收峰，與其他纖維的吸收峰不一樣。因此可以根據(jù)共混纖維的紅外吸收光譜，確定混紡產(chǎn)品中有禾素纖維。

綜上所述，利用顯微鏡法、燃燒法、溶解法、紅外光譜法，可以將禾素纖維與其他紡織纖維進(jìn)行定性分析，這為禾素纖維與其他紡織纖維混紡定量分析奠定了基礎(chǔ)。

2 禾素纖維與其他紡織纖維混紡定量分析方法

利用禾素纖維在二氯甲烷中溶解而其他纖維不溶解的性質(zhì)，對(duì)多組分纖維混合試樣用二氯甲烷為溶劑溶解試樣中的禾素纖維，從而得出禾素纖維質(zhì)量百分比。具體方法如下：

2.1 禾素纖維與羊毛、再生蛋白質(zhì)纖維、棉、粘纖、銅氨纖、莫代爾、聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維和玻璃纖維混紡產(chǎn)品定量分析（二氯甲烷法）

按 GB/T 2910.10的操作方法，用二氯甲烷將預(yù)處理后的多組分纖維混合試樣中的禾素纖維溶解，剩余其他纖維。由于目前市場(chǎng)的禾素纖維多見(jiàn)于襪子和內(nèi)衣，本文就以典型禾素纖維/棉、禾素纖維/粘纖為例，對(duì)禾素纖維與其他紡織纖維混紡產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

2.1.1 試驗(yàn)步驟

按照GB/T 2910.1規(guī)定的通用程序進(jìn)行，然后按以下步驟操作：把準(zhǔn)備好的試樣放入三角瓶中，每克試樣加入100mL二氯甲烷溶液，塞上玻璃塞，搖動(dòng)燒瓶將試樣充分潤(rùn)濕后，放置30min，每隔10min搖動(dòng)一次。將液體用玻璃砂芯坩堝過(guò)濾。再加60mL二氯甲烷至三角燒瓶中的殘留物，再手搖動(dòng)，將其過(guò)濾到坩堝中，用少量二氯甲烷將殘留物清洗到坩堝中。真空抽吸排液，再用二氯甲烷注滿坩堝，重力排液。最后真空抽吸，用熱水清洗，將坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

2.1.2 結(jié)果的計(jì)算和表示

結(jié)果的計(jì)算和表示按GB/T 2910.1規(guī)定執(zhí)行。其中聚酯纖維d值為1.01，其他纖維均為1.00。

2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)材料選用禾素纖維與棉布標(biāo)準(zhǔn)貼襯、粘纖標(biāo)準(zhǔn)貼襯，以設(shè)定的比例20/80、50/50混紡進(jìn)行定量分析試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表2 禾素纖維和棉混紡定量分析

表3 禾素纖維和粘纖混紡定量分析

試驗(yàn)表明，采用二氯甲烷的方法對(duì)不同比例的禾素纖維與棉、粘纖混紡產(chǎn)品進(jìn)行定量分析，最大的試驗(yàn)誤差也僅為1.0，在標(biāo)準(zhǔn)的允差范圍，證明此方法可行。

2.2 禾素纖維與二醋酯纖維、三醋酯纖維混紡纖維定量分析方法（冰乙酸法）

按 GB/T 2910.14的操作方法，用冰乙酸溶解混合試樣中的二醋酯纖維、三醋酯纖維，剩余禾素纖維，并計(jì)算含量。

2.2.1 試驗(yàn)步驟

按照GB/T 2910.1規(guī)定的通用程序進(jìn)行，然后按以下步驟操作：把試樣放進(jìn)具塞三角燒瓶中，每克試樣加入100mL冰乙酸，蓋上瓶塞，在室溫下用振蕩器振蕩20min。輕輕倒出溶液（殘留物留在燒瓶中），用已知干燥質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝過(guò)濾。使用100mL冰乙酸重復(fù)上述處理2次，總共處理3次，用試劑將殘留物移入玻璃砂芯坩堝里，用100mL冰乙酸淋洗坩堝和殘留物，再用清水淋洗3次。每次靠重力排液2min，再用抽吸裝置排液。最后，將坩堝和殘留物一并烘干、冷卻并稱重。

2.2.2 結(jié)果的計(jì)算和表示

結(jié)果的計(jì)算和表示按GB/T 2910.1規(guī)定執(zhí)行。

2.2.3 禾素纖維在冰乙酸溶液中的重量修正系數(shù)試驗(yàn)

將1克左右的禾素纖維，按照2.2.1的方法進(jìn)行試驗(yàn)。按公式（1）計(jì)算d值，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 禾素纖維在冰乙酸溶液中的重量修正系數(shù)

式中：m0——已知不溶纖維干重，g；

m1——試劑處理后不溶纖維干重，g。

當(dāng)d值大于1時(shí)，表明不溶纖維在溶解過(guò)程中有重量損失，計(jì)算結(jié)果時(shí)要予以補(bǔ)償；d值小于1時(shí)，表明不溶纖維在溶解過(guò)程中有重量增加，計(jì)算結(jié)果時(shí)要予以扣除；d值等于1時(shí)，表明不溶纖維在溶解過(guò)程中沒(méi)有重量變化。

2.2.4 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)材料選用禾素纖維與二醋酯纖維、三醋酯纖維，以設(shè)定的比例20/80、50/50混紡進(jìn)行定量分析試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5和表6。

表5 禾素纖維和醋纖混紡定量分析

表6 禾素纖維和三醋酯纖維混紡定量分析

試驗(yàn)表明，通過(guò)采用冰乙酸的方法，對(duì)不同比例的禾素纖維與二醋酯纖維、三醋酯纖維混紡產(chǎn)品進(jìn)行定量分析，最大的試驗(yàn)誤差≤0.9，在標(biāo)準(zhǔn)的允差范圍，此方法可行。

綜上所述，通過(guò)二氯甲烷和冰乙酸的方法，能夠解決禾素纖維與其他紡織纖維混紡產(chǎn)品定量分析。

3 結(jié)論

本文探討了禾素纖維與其他紡織纖維定量分析的測(cè)試方法，通過(guò)試驗(yàn)得出如下結(jié)論：

通過(guò)顯微鏡法禾素纖維與常見(jiàn)合成纖維的外觀形態(tài)差異不十分明顯，因此可據(jù)此進(jìn)行定性鑒別，輔之紅外光譜法，將禾素纖維與常見(jiàn)合成纖維區(qū)分，得出定性結(jié)果。采用燃燒法，由于燃燒的過(guò)程、氣味、灰燼的不同，可以有效地區(qū)分禾素纖維與纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維，得出定性結(jié)果。通過(guò)溶解法試驗(yàn)，得到禾素纖維的化纖性質(zhì)。同時(shí)表明禾素纖維可以在二氯甲烷中溶解。利用上述方法，可以完成對(duì)禾素纖維與其他紡織纖維進(jìn)行定性鑒別。

通過(guò)二氯甲烷的方法，可以解決禾素纖維與其他大部分紡織纖維的定量分析，且最大試驗(yàn)誤差≤1.0，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)冰乙酸的方法，可以解決禾素纖維與二醋酯纖維、三醋酯纖維的定量分析，且最大試驗(yàn)誤差≤0.9，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。綜上所述，利用二氯甲烷、冰乙酸的方法，可以解決禾素纖維與其他紡織纖維定量分析。