絮用纤维制品定量分析方法研究与改进_刘敏燕.pdf

92中国纤检 2023年 2月 纤检测园地Fiber Testing Garden果分别见表6和表7。表6 不同去除浮毛测试过程从表7试验数据可以看出，摩擦完成后调湿2h再称重，脱毛率测试值比立即称重测试值小，不同去除浮毛方法之间测试值最大差异0.5%，其中6#测试值出现负数，从数值上看不符合实际测试，分析原因6#样品有可能做了柔软处理，在摩擦测试过程中，由于摩擦力的作用破坏了柔软剂保护层，导致面料吸水性能增加，加之面料本身脱毛量不大，经过调湿后使得质量变大；手抖和手指弹方式测试结果比较靠近，拍打和毛刷轻刷方式测试结果稍大，特别是采用拍打和毛刷轻刷方式时，测试后试样周边纱线易散落，要做好散落纱线收集工作；而手抖方式和手指弹方式相比，由于手抖幅度不好控制，而采用手指弹比较容易操作，综合分析，推荐采用手指弹方式去除浮毛。3 结论经过对取样方式、调湿方式和时间、称重方式、试验后试样是否调湿和去除浮毛方式等影响因素的对比分析，发现各环节采取不同测试方法测试结果均有不同程度的影响，因此本文将标准中的测试过程优化为用自动裁床裁取3个试样，试样先放置于105烘箱中烘1h，然后放置于标准试验环境中调湿4h，用称量瓶称重，安装试样摩擦1000转后，用手指弹3次方式去除浮毛，小心收集散落的纱线，调湿2h后称重，试验证明该方法是完全可行的。参考文献：1刘雁雁,亓林敏,毕军权,等.纺织品脱毛率测试方法浅析J.中国纤检,2020(4):69-71.2闫安娥,吴倩,刘晓玉,等.称量时间对磨毛家纺产品脱毛率的影响J.纺织标准与质量,2016(4):43-45+49.（作者单位：中纺协东莞检验技术服务有限公司）去除浮毛方式操作过程手抖捏住试样边缘，上下抖动3次手指弹捏住试样上边缘，将试样正面朝向试验人员，用手指用力弹3次拍打捏住试样上边缘，用长约10cm的小木棍敲打正面3次毛刷轻刷捏住试样上边缘，用起毛起球测试清洁用毛刷从上向下刷3次试样手抖手指弹拍打毛刷轻刷1#0.30.30.40.62#0.30.60.80.84#0.10.40.60.66#-0.2-0.1-0.2-0.4表7 不同去除浮毛方式脱毛率测试结果%1 引言絮用纤维制品作为人们保暖的必需品，除了基本功能外，其舒适性、功能性也越来越受到人们关注1。目前市场上用于絮用纤维制品的原料，主要有棉花、毛、绒、茧丝及纺织用化学纤维，每种纤维均有其独特的性能，可满足不同需求。2其中，聚酯纤维是絮用纤维制品中最常用到的纤维之一，用其做填充物，优点是分子结构较紧密，絮用纤维制品定量分析方法研究与改进文/刘敏燕 何粟华 宋星光 甘东斌 刘龙辉摘要：絮用纤维制品填充物为保持蓬松性及稳定性，在加工过程中常会加入一些整理剂、粘合剂等非纤维物质，当非纤维物质含量占比超过一定值时，二组分填充物的纤维含量将受影响，甚至超出标准偏差范围。鉴于此，笔者提出正向反向双重定量法，正向定量法参照GB/T 010262017中溶解顺序；反向定量法针对不同二组分混纺填充物进行分析探讨，选出最为适宜的溶解方法，并且通过双重定量法扣除非纤维物质含量，准确计算出二组分含量。关键词：絮用纤维制品；填充物；定量；非纤维物质 稳定性好，耐磨抗皱，且用料安全，对人体无害，方便清洗；缺点是透气性不好，吸湿性稍差。聚酯纤维和其他纤维的二组分混纺填充物既保有了涤纶的风格又附带了其他纤维的优势，能有效改善透气性差、吸湿性差等问题，近年来备受追捧。为使填充物具有高蓬松性、高回弹性、防霉防蛀以及优良的保暖稳定性，这种二组分填充物制作过程中经常会DOI:10.14162/ki.11-4772/t.2023.02.030932023年 2月 中国纤检 纤检测园地Fiber Testing Garden烷溶液，1mol/L次氯酸钠溶液，75%硫酸溶液，99%N,N-二甲基甲酰胺，70、90等温热水。2.4 试验原理及操作2.4.1 碱性甲醇（70，15min）法取大约1g100mL的样品，置于（702）碱性甲醇溶液中15min，将聚酯纤维从已知干燥质量的混纺填充物中溶解去除，收集残留物，用稀乙酸中和，再用流动的清水清洗，每次洗涤均用抽滤装置，烘干，称重6。2.4.2 三氯乙酸/三氯甲烷法参照 GB/T 2910.252009纺织品 定量化学分析 第25部分：聚酯纤维与某些其他纤维的混合物（三氯乙酸/三氯甲烷法）进行操作7。2.4.3 次氯酸钠法参照GB/T 2910.42009纺织品 定量化学分析 第4部分：某些蛋白质纤维与某些其他纤维的混合物（次氯酸盐法）进行操作8。2.4.4 75%硫酸法参照GB/T 2910.112009 纺织品 定量化学分析 第11部分：纤维素纤维与聚酯纤维的混合物（硫酸法）进行操作9。2.4.5 99%N，N-二甲基甲酰胺法参照GB/T 2910.122009 纺织品 定量化学分析 第12部分：聚丙烯腈纤维、某些改性聚丙烯腈纤维、某些含氯纤维或某些弹性纤维与某些其他纤维的混合物（二甲基甲酰胺法）进行操作10。2.4.6 次氯酸钠法+75%硫酸法参照GB/T 2910.1012009纺织品 定量化学分析 第101部分：大豆蛋白复合纤维与某些其他纤维的混合物进行操作11。根据试验需要，随机选10个样品进行重复试验，确定两种样品化学溶解后的修正系数。按照公式求得每次的修正系数值，取平均；计算得到桑蚕丝、聚乙烯醇（含有蛋白）在三氯乙酸/三氯甲烷溶液中的修正系数均为0.98。3 试验结果3.1 纤维素纤维/聚酯纤维填充物定量方法及其计算公式当样品的非纤维物质含量低，或者两种纤维含量差异大（两种纤维含量百分比差50%，即含量较大纤维百分比75%）时，化学溶解主要考虑优先去除（非纤维物质+大含量组分），即非纤维物质（含量小于20%）完全落在含量较大的那种纤维上，计算得出两种纤维含量的偏差大约在2%，仍在标准允差范围，符合GB/T 298622016中规定的填充物10%的含量允差12；而当样品的非纤维物质含加粘合剂、整理剂、柔软剂等非纤维物质3，这些非纤维物质有时肉眼难以发现，需要借助显微分析仪观察（如图1所示）。图1 不同混纺填充物中非纤维物质在高倍显微镜下的显示图而试验发现，填充物中非纤维物质含量值有时高达10%以上，如果没有扣除非纤维物质的含量，则会造成检验结果超出允差范围。对于此类填充物并没有相关标准进行针对性说明，只有GB/T 2910定量标准中提到样品前处理，预先用乙醚萃取技术进行样品前处理除去非纤维物质，但该方法过程繁琐，乙醚为有机溶剂，易挥发，对身体有害。基于上述问题，笔者根据试验过程中遇到的样品情况，对二组分纤维填充物的定量，通过采用正向化学溶解与逆向化学溶解同时进行的方式测定其纤维含量。本文的正向定量法参照GB/T 010262017中的溶解顺序4，反向定量法结合不同二组分混纺填充物进行充分分析探讨后确定；计算过程是将非纤维物质假设成一个纤维组分，参照GB/T 2910.2方法2中三组分定量方法进行换算5，之后将非纤维物质含量扣除，得出相应二组分填充物纤维含量计算公式，运用于二组分填充物的含量计算。本方法所涉及均是常用的化学试剂，操作简便，计算方法简单。2 试验2.1 试验原料随机选取日常检验的二组分填充物样品：纤维素纤维/聚酯纤维填充物，绵羊毛/聚酯纤维填充物，桑蚕丝/聚酯纤维填充物，腈纶/聚酯纤维混纺，聚乙烯醇纤维（含有蛋白）/聚酯纤维填充物等。2.2 试验仪器高低温水浴振荡器，分析天平（精度：0.0001g），快速烘箱，干燥器，具塞三角烧瓶（容量：250 mL），砂芯坩埚，真空抽滤装置,铁筛网，显微分析仪，高清图像采集仪。2.3 试验所需试剂碱性甲醇溶液，稀乙酸，稀氨水，三氯乙酸/三氯甲94中国纤检 2023年 2月 纤检测园地Fiber Testing Garden量超过10%，两种纤维含量又非常接近，则容易造成聚酯纤维含量偏低，偏差超出标准允差。试验发现（如图2所示），混合填充物试验前试样中含有大量非纤维物质，75%硫酸法试验后试样中非纤维物质基本溶解。这是由于75%硫酸浓度较大，使其仍然具有强氧化性与强酸性。三氯乙酸/三氯甲烷法与碱性甲醇法均是用于溶解去除混纺织物中的聚酯纤维。试验发现，此溶剂也能够溶解大部分非纤维物质，这是由于这两种溶剂极性较强与粘合剂、整理剂，如聚丙烯酸酯类，聚丁二烯己二酸酯类等组成相似相溶。因此，纤维素纤维/聚酯纤维填充物的定量采用正向反向双重定量法，当两种定量方法获得的含量超出标准允差，则说明该填充物中的非纤维物质影响大，用常规溶解法存在试验误差，需要正反向两次试验扣除非纤维物质的含量。图2 高倍显微分析仪下填充物原样图和试后样图经过两组数据处理进行折算，最终得到准确的数值。正向采用75%硫酸去除纤维素纤维+非纤维物质，残留聚酯纤维；反向采取三氯乙酸/三氯甲烷法或者碱性甲醇法去除非纤维物质和聚酯纤维，残留纤维素纤维。公式推导参照GB/T 2910.22009纺织品 定量化学分析 第2部分：三组分纤维混合物中8.2.3方案3，分别求得纤维素纤维的净干质量百分率Pa、聚酯纤维的净干质量百分率Pc，如公式（1）和公式（2）。公式（1）公式（2）将非纤维物质扣除，纤维素纤维占比为Pa/（Pa+Pc）100，即为实际纤维素纤维的净干质量百分率P1；同理可以求得实际聚酯纤维的净干质量百分率P2，代入上述公式整理得出最终计算公式（3）和公式（4）。公式（3）P2=1-P1 公式（4）Pa=100d1 r2m2Pc=100d1 r1m1P1=100di r2di r2+r1 m2/m1P1=100di r2di r2+r1 m2/m1式中：P1纤维素纤维净干质量百分率，%；P2 聚酯纤维净干质量百分率，%；m1采用硫酸法的试前干重，g；m2采用三氯乙酸/三氯甲烷法或者碱性甲醇法的试前干重，g；r1采用硫酸法的试后残留物干重，g；r2采用三氯乙酸/三氯甲烷法或者碱性甲醇法的试后残留物干重，g。其中硫酸法的修正系数d1为1.00（参照GB/T 2910.112009）；三氯乙酸/三氯甲烷法修正系数d2为棉1.02，其他纤维素纤维 1.00（参照GB/T 2910.252009）；碱性甲醇法修正系数d3为棉1.03，再生纤维素纤维（粘纤/莱赛尔/莫代尔）1.01（参照文献13）。3.2 腈纶/聚酯纤维填充物定量计算方法腈纶/聚酯纤维填充物定量可参考纤维素纤维/聚酯纤维填充物定量方法，采用正向反向双重定量法。正向参照GB/T 2910.122009中 N，N-二甲基甲酰胺法溶解腈纶。反向法与3.1方法类似，均可采用三氯乙酸/三氯甲烷法或者碱性甲醇法。99%N，N-二甲基甲酰胺也是强极性溶剂，能溶解大部分的非纤维物质，试验中常用于去除涂层剂。通过比较正向与反向定量结果，若有差异则可说明样品中非纤维物质的影响大，用正常溶解法存在试验误差，需要正反向两次试验扣除非纤维物质的含量。参照GB/T 2910.22009三组分定量方法，99%N，N-二甲基甲酰胺去除非纤维物质和腈纶，残留聚酯纤维；三氯乙酸/三氯甲烷法或者碱性甲醇，去除非纤维物质和聚酯纤维，残留腈纶。计算如公式（5）和公式（6）。公式（5）P2=1-P1 公式（6）式中：P1腈纶净干质量百分率，%；P2聚酯纤维净干质量百分率，%；m1采用99%N,N-二甲基甲酰胺法的试前干重，g；m2采用三氯乙酸/三氯甲烷法或者碱性甲醇法的试前干重，g；r1采用99%N,N-二甲基甲酰胺法的试后残留物干重，g；r2采用三氯乙酸/三氯甲烷法或者碱性甲醇法的试后残留物干重，g。99%N,N-二甲基甲酰胺法修正系数d1为1.01（参照GB/T 2910.122009），三氯乙酸/三氯甲烷法修正系数d2为1.00（参照GB/T 2910.252009），碱性甲醇法修正系数d3为1.00（参照文献14）。3.3 蛋白质纤维/聚酯纤维填充物定量计算方法蛋白质纤维/聚酯纤维填充物常见几类主要有绵羊毛/聚酯纤维混纺、桑蚕丝/聚酯纤维混纺、聚乙烯醇纤维（含有蛋白）/聚酯纤维混纺。此类混纺填充物需要分情况952023年 2月 中国纤检 纤检测园地Fiber Testing Garden讨论。3.3.1 绵羊毛/聚酯纤维混纺、聚乙烯醇纤维（含有蛋白）聚酯纤维混纺绵羊毛、聚乙烯醇纤维（含有蛋白）正向溶解法参照GB/T 2910.42009次氯酸钠法+75%硫酸法，去除（蛋白质纤维+非纤维物质），由于次氯酸钠法条件较温和，难以溶解非纤维物质，需要补充75%硫酸法去除非纤维物质。反向溶解则只能采用三氯乙酸/三氯甲烷法，试验发现碱性甲醇能够部分溶解蛋白质纤维，这是由于碱性甲醇中加入NaOH 具有强碱性，蛋白质纤维遇强碱会变性，出现损伤。具体见计算公式（7）和公式（8）。公式（7）P2=1-P1 公式（8）式中：P1绵羊毛或聚乙烯醇纤维（含有蛋白）净干质量百分率，%；P2聚酯纤维净干质量百分率，%；m1采用次氯酸钠法+75%硫酸法的试前干重，g；m2采用三氯乙酸/三氯甲烷法或者碱性甲醇法的试前干重，g；r1采用次氯酸钠法+75%硫酸法的试后残留物干重，g；r2采用三氯乙酸/三氯甲烷法的试后残留物干重，g。其中，次氯酸钠法+75%硫酸法修正系数d1为1.00（参照GB/T 2910.1012009），三氯乙酸/三氯甲烷法修正系数d2为绵羊毛 1.00（参照GB/T 2910.252009），聚乙烯醇纤维（含有蛋白）0.98。3.3.2 桑蚕丝/聚酯纤维混纺桑蚕丝正向溶解法按照GB/T 2910.1012009次氯酸钠法+75%硫酸法去除（桑蚕丝+非纤维物质），残留聚酯纤维；试验发现，碱性甲醇对桑蚕丝是部分损伤，只是修正系数相对大些。因此，反向溶解法，三氯乙酸/三氯甲烷法及碱性甲醇均能采用。具体计算公式参照公式（3）。三氯乙酸/三氯甲烷法修正系数d2为0.98，碱性甲醇法修正系数d3为1.09（参照文献13）。4 结论4.1 纤维素纤维/聚酯纤维填充物、蛋白质纤维/聚酯纤维填充物、腈纶/聚酯纤维填充物定量采用正向反向双重定量法，当两种定量方法获得的含量超出标准允差，说明该填充物中的非纤维物质影响大，需要扣除非纤维物质含量。4.2 反向溶解法大部分有两种方法供选择，三氯乙酸/三氯甲烷法或者碱性甲醇法。其中碱性甲醇法对蛋白质有损伤，不能用于绵羊毛/聚酯纤维混纺或聚乙烯醇纤维（含有蛋白）/聚酯纤维混纺。4.3 对于多组分样品检测有疑问时也是可以采用正向反向方法，如样品中同时含有腈纶与聚酯纤维且显微镜下不易辨认时，直接反向碱性甲醇法可发现样品有剩余，推测出样品为混合物，结合正向方法确定出混合样品中的另一组分腈纶，避免了因显微镜下难以区分纤维造成纤维遗漏问题。参考文献：1利蕊,胥雪双,陈百顺,等.几种保暖絮片的服用性能分析J.针织工业,2022(02):25-28.2钱薇薇,瞿菁霞,丁心华,等.常用絮用纤维填充物保暖性的比较与分析J.纺织科学研究,2017(04):2.3佚名.一种新型塑料纤维保温被面世J.塑料科技，2015,43(12):1.4FZ/T 010262017 纺织品 定量化学分析 多组分纤维混合物S.5GB/T 2910.22009 纺织品 定量化学分析 第2部分：三组分纤维混合物S.6何粟华,甘东斌,郑少明,等.絮用产品的棉/聚酯纤维定量研究J.中国纤检,2022(02):3.7GB/T 2910.252009 纺织品 定量化学分析 第25部分：聚酯纤维与某些其他纤维的混合物(三氯乙酸/三氯甲烷法)S.8GB/T 2910.42009 纺织品 定量化学分析 第4部分：某些蛋白质纤维与某些其他纤维的混合物(次氯酸盐法)S.9 GB/T 2910.112009 纺织品 定量化学分析 第11部分：纤维素纤维与聚酯纤维的混合物(硫酸法)S.10 GB/T 2910.122009 纺织品 定量化学分析 第12部分：聚丙烯腈纤维、某些改性聚丙烯腈纤维、某些含氯纤维或某些弹性纤维与某些其他纤维的混合物(二甲基甲酰胺法)S.11 GB/T 2910.1012009 纺织品定量化学分析 第101部分：大豆蛋白复合纤维与某些其他纤维的混合物S.12 GB/T 298622016 纺织品 纤维含量的标识S.13 郑少明,江珊珊,李玲,等.碱性甲醇定量聚酯纤维与其他纤维混合物方法的研究J.合成纤维,2022(07):63-65.14 何粟华,刘龙辉,刘敏燕,等.腈纶/聚酯纤维混纺产品定量分析的研究J.福建轻纺,2022(01):3.（作者单位：福建省纤维检验中心、福建省纺织产品检测技术重点实验室）P1=100di r2di r2+r1 m2/m1