影响纺织品定量化学分析结果准确性要素浅析

田金家，杨晓勇，孙盛楠，王 磊，潘 舰

(国家生态纺织品质量监督检验中心滨州实验室，山东滨州256606)

1 影响纺织品定量化学分析的主要因素

任何纺织品都会含有非纤维物质(包括加工过程中附加的染料、助剂及天然纤维生长过程中产生的天然的非纤维物质)，只是不同的种类的纺织品其中非纤维物质所占的比例不同。如果纺织品定量化学分析不进行预处理，其中的非纤维物质会作为被溶解纤维或残留纤维计算在内，产生纺织品定量化学分析测试误差。

我国GB/T2910.1－2009“纺织品定量化学分析通则”［1］，是纺织品定量化学分析的基础，对玻璃纱芯坩埚有专门要求:容量为30ml～40ml，微孔直径90μm－150μm，并要求配带专用器皿。而我国纺织品定量化学分析所用玻璃纱芯坩埚与国际标准中所列型号的玻璃纱芯坩埚无法完全对应，只能选择P160(G0:100μm －160μm)或 P100(G1A:70μm－100μm)的玻璃砂芯坩埚，而这两种型号的玻璃砂芯坩埚都不能与标准衍接对应。微孔直径的不同，在统一的测试条件下同一样品会带来测试结果的差异。

我国的GB/T2910－2009纺织品定量化学分析系列测试方法标准，基本上都有用烘干、冷却、称重程序，均为冷却一定时间后测量(以下简称常温测量)，而不是像常规的纺织品物理试验烘干后，样品质量直接在烘箱中进行测量(以下简称热测量)。冷却测量的理由或是烘干后样品直接放在天平上测量时，因从烘箱温度为(105±3)℃中，放在常温下测量，数据不稳定，质量存在一个变化过程，影响到测量结果的准确性与可靠性。

事实上常温测量时数据的稳定也存在一个变化过程;纺织品定量化学分析测试结果是以净干质量计算的，标准规定的常温测量并不是在真空环境中完成，冷却过程需要至少冷却2个小时，耗用大量测试时间，影响测试效率的提高;其次样品冷却过程虽然是放在具有变色硅胶的干燥器内，变色硅胶能够起到吸湿的作用，但不能排除烘干样品再次吸湿的可能。

本文依次就以上三个问题，通过比对测试，进行分析讨论。

2 预处理及预处理方式

GB/T2910.1－2009“纺织品定量化学分析试验通则”［1］将预处理作为纺织品定量化学分析的测试程序，但有些试验室虽然知道预处理的重要性，因纺织品定量化学分析用时较长，有时客户委托对时间要求紧急而省略了样品预处理，或对样品信息掌握不全面应用了不当的预处理方法，从而产生试验误差。本文以涤与棉混纺本色纱、涤与棉混纺本色布、涤与棉混纺印染布为例，通过对样品预处理前后的测试结果对比，分析论证预处理对纺织品定量化学分析的重要性与必要性。

2.1 预处理前、后测试比对

2.1.1 测试样品:选取涤与棉混纺本色纱:T50/C50 19.4texT;涤与棉混纺本色布两个品种:T65/C35 24.5tex×T65/C35 24.5tex 393.5/10cm ×185.0/10cm 171.5cm;T65/C35 28.0tex × T65/C35 36.7tex 409.0/10cm ×220.0/10cm 180.5cm，涤与混纺棉印染布两品种:品种参数同涤与棉混纺本色布两品种，为本案例涤与棉混纺本色布的印染后产品。

2.1.2 执行标准:GB/T2910.1－2009“纺织品定量化学分析 第 1 部分:试验通则”［1］、GB/T2910.11 －2009“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)”［2］

2.1.3 使用仪器:

DK-98-11A电热恒温水浴锅(2.2KW);

SHB-Ⅲ循环式多用真空泵;

ZRD-A5110A自动恒温烘箱;

玻璃砂芯坩埚编号为国际标准P160(G0);

索氏萃取器。

2.1.4 非纤维物质的预处理程序

2.1.4.1 涤与棉混纺本色纱，采用一般预处理程序:涤与棉混纺纱:将纱线放入索氏萃取器内，用石油醚萃取1小时，每小时循环6次，等待样品中的石油醚挥发后，把样品浸入冷水中浸泡1小时，再在65±5℃的水中浸泡1小时。以上两种情况下浴比均为1:100，不时地搅拌溶液，挤干，抽滤，除去样品中的多余水分，然后自然干燥样品。

2.1.4.2 涤与棉混纺本色布，因涤与棉混纺本色布中涤含量高，采用碱退浆方式:

2.1.4.2.1 将样品入100l水中，然后放入烧碱(NaOH)8g、双氧水(H2O2)3g、渗透剂2g、精炼剂3g。在煮沸碱液放入已称重的试样，将试样在碱液中煮沸30分钟;

2.1.4.2.2 取出试样用自来水洗涤2次，每次一分钟;

2.1.4.2.3 将冲洗完的试样在不高于60℃的烘箱中平铺烘干。

2.1.4.3 涤与棉混纺印染布:将样品放入索氏萃取器内，用石油醚萃取1小时，每小时循环6次，等待样品中的石油醚挥发后，把样品浸入冷水中浸泡1小时，以上浴比均为1:100;然后再加褪色程序:使用试样与保险粉比1:4，在70℃的水浴中振荡30min，不时地搅拌溶液，抽滤后自然干燥样品。

2.2 纺织品定量化学分析预处理前后测试结果对比

测试结果见表1

表1 纺织品定量化学分析预处理前后结果对比

(接上表)

2.3 同一样品不同预处理程序测试比对

2.3.1 测试样品:

选取涤涤与棉混纺本色布两个品种(同2.1中两本色布):T65/C35 24.5tex×T65/C35 24.5tex 393.5/10cm ×185.0/10cm 171.5cm、T65/C35 28.0tex×T65/C35 36.7tex 409.0/10cm×220.0/10cm 180.5cm。

2.3.2 执行标准与使用仪器同2.1.2、2.1.3:

2.3.3 非纤维物质的预处理程序

涤与棉混纺本色布根据涤与棉含量的不同，其浆料一般采用PVA浆料与淀粉，不同的生产厂家及测试机构因所用浆料不同选用不同的退浆方式，两种浆料通常的退浆方式一般采用碱退浆(如2.4.3)与酶退浆。本文上述比对测试中以对两本色布采用了碱退浆方式。为比较不同退浆方式对测试结果的影响，本测试两本色布再采用酶退浆方式进行对比:

2.3.3.1 将样品入100l水中，然后加退浆酶6g、精炼酶3g、渗透剂2g，在预热到85℃，将试样在酶液中浸泡30分钟;

2.3.3.2 取出试样在煮沸的水中沸煮20分钟，用自来水洗涤2次每次一分钟，再在自来水中冲洗2分钟;

2.3.3.3 将冲洗完的试样在不高于60℃的烘箱中平铺烘干。

2.3.4 比对测试结果见表2

表2 碱退浆与酶退浆预处理结果对比

2.4 分析与讨论

2.4.1 从以上测试比对可以看出，无论是涤与棉混纺本色纱，还是涤与棉混纺本色布与涤与棉混纺印染布，预处理前与预处理后纤维含量均有明显差异:预处理后残留纤维的含量均大于预处理前残留纤维的含量，证明经过预处理去除了非纤维物质。不同样品预处理前后差异不同，差异最大的是涤与棉混纺本色布，最大差异达到4.2%，大于本色纱与印染布的0.5%－1.2%。这缘于机织本色布的经纱为减少毛羽，提高纱线强力，都要因不同纤维选用不同的浆料进行浆纱，因不同的本色布品种上浆率不同(一般上浆率为15%左右)，涤与棉混纺本色布预处理前与预处理后的残留纤维差异达4.2%，造成这种差异的大部分缘于经纱中的浆料，本案例中即为淀粉与聚乙烯醇。

2.4.2 从表2可以看出，不同的预处理方式适用的产品及对测试结果的影响也不相同，酶退浆是由动植物或微生物(细菌、霉菌)所分泌的一种蛋白质，对某些物质的分解有特定的催化作用，现采用淀粉酶制剂反应此法采用淀粉水解酶，凡织物上浆料以淀粉占多数者就可使用。酶退浆程序一般适用于不耐碱型纤维织物(蛋白质纤维等)。

碱退浆是在热碱液中，淀粉和变性淀粉(CMC等天然浆料)及PVA、PA类等合成浆料，都会发生溶胀，比较容易从织物上脱落下来;另一方面，某些含有羧基的变性淀粉、聚丙烯酸类浆料(以及CMC)，热碱液溶液中会生成水溶性高的钠盐，溶解度增大，在水洗过程中这些溶解的浆料就被洗除;在碱性条件下，氧化剂使变性淀粉氧化分解，大分子链断裂，最终生成二氧化碳和水，再经水洗去除。碱退浆程序适用于棉织物、涤棉混纺织物及其他由耐碱纤维型织物。

虽然涤与棉混纺本色布都经过预处理程序，但因预处理程序、预处理原理不同，导致测试结果并不相同。因委托检验的有些客户不能提供所用浆料及混有浆料比例，所以不同的试验室可能采用不同的预处理方式，由此造成同一样品测试结果的差异。这需要根据织物所用纤维成分、所用浆料的成分及混用浆料的比例等因素科学选择，以使预处理取得满意的测试结果，从而保证测试结果的准确性。

3 玻璃砂芯坩埚不同微孔直径测试比对

纺织品定量化学分析测试方法的前一版本GB/T2910.1 －1997［3］中，规定采用的玻璃砂芯坩埚与现行标准规定采用的玻璃砂芯坩埚明显不同，GB/T2910.1－1997中4.2.8“玻璃砂芯坩埚:容量30～50ml，微孔直径为40～120μm烧结圆形过滤坩埚”，而新测试方法中玻璃砂芯坩埚是容量为30 ml ～40ml，微孔直径 90μm ～150μm。GB/T2910.1－2009”中的前言的“修改”部分中，并没有指出玻璃砂芯坩埚“微孔直径”的重要变化，因此有些试验室仍在使用旧标准规定的玻璃砂芯坩埚。

新标准虽然已执行多年，据笔者了解我国的有些测试机构没有注意玻璃砂芯坩埚微孔直径的新变化，仍在旧标准规定框架下配置玻璃砂芯坩埚，或选用了不符合标准规定但接近于新标准规定的玻璃纱芯坩埚，如G1 G1A G2等玻璃砂芯坩埚均有所使用。本文选择几种测试机构采用较多的玻璃纱芯坩埚，选取一个样品进行重复试验，通过应用不同玻璃纱芯坩埚同一样品测试结果的变化，进行分析比对。

3.1 比对测试

3.1.1 执行标准:GB/T2910.1－2009“纺织品定量化学分析通则”、GB/T2910.11－2009“纤维素纤维与聚脂纤维的混合物(硫酸法)”。

因我国纺织品定量化学分析测试时间长，测试成本高，本文依据“涤棉混纺纱化学定量分析方法的改进”、“再谈聚脂纤维与棉纤维化学定量分析方法的改进”，测试参数作以下修正:75%硫酸由标准规定的200 ml，调整为100ml，水浴温度由超标准规定的50℃修改为常温20℃，水浴时间由标准规定的1h修改为10min，在水浴过程中每5min摇动一次;烘干质量为间隔20min，两次样品质量差异不超过第二次质量的0.1%作为恒定质量;因我国标准中的烘干后冷却2小时，严重影响测试效率，且造成测量不确定度。本文采用直接热测量:将称量瓶封以瓶盖，戴手套后用手密封玻璃砂芯坩埚，从烘箱拿出后迅速放入天平测量，作为热测量数据［4］［5］;

3.1.2 玻璃纱芯坩埚四种型号:G0 G1 G1A G2;

3.1.3 样品选择:样品的稳定性与唯一性是比对测试的基础，本试验选取在T50/C50 OE 19.4texT;单次测试或有偶然性，本试验每种玻璃纱芯坩埚分别进行五次平行测试，以五次平行测试的平均值进行比对分析。

3.1.4 测试仪器同2.1.3

3.1.5 比对测试程序:基本程序依据 GB/T2910.11－2009，为提高测试效率与减少测试成本，测试参数如下:为提高测试结果的分析精确度，防止产生纤维溶解程序差异影响测试结果的比对，特对比对测试做如下设置:一个型号5个玻璃砂芯坩埚为一批，分4个批次完成;为防止比对测试测试量大，可能造成不同完成时间引起水浴时间的不同，造成测试结果的差异，水浴时在三角烧瓶中放入100 ml硫酸，放入玻璃塞后拿起三角烧瓶充分搅动5s，以后每3min摇动3s;在抽滤过程中，先用三级水冲先3次，每次倒入三级水后用玻璃棒搅拌3s，再用硫酸冲洗、稀氨水中和，最后再用三级水冲先三遍;各抽滤过程中玻璃棒搅拌用力大小及搅拌时间掌握一致，避免用力大小不同，形成纤维溶解棵粒大小不同导致测试结果产生偏离。

3.1.6 比对测试结果见表3

表3 同一样品不同玻璃纱芯坩埚纤维含量测试结果比对

3.2 分析

从表3可以看出，纺织品定量化学分析中采用同一方法测试同一样品，因玻璃砂芯坩埚型号不同导致最终测试结果产生差异，虽然都是放入100ml硫酸，水浴温度与水浴时间相同，抽滤程序也基本一致，但测试结果是不同的，并且这种差异具有一定的规律性，即随着玻璃砂芯坩埚微孔直径的减小，G0、G1、G1A、G2中的残留纤维比重依次增加，最终测试结果的涤纶含量依次增大。由此证明，同一样品进行纺织品定量化学分析采用不同型号的玻璃砂芯坩埚，其测试结果会因微孔直径不同而产生测试结果的不同。

为提高测试效率，降低测试成本，本测试程序与GB/T2910.11具有一定偏离。如果按照标准程序放入200ml硫酸，水浴温度为50℃，水浴时间为1h，以及搅拌频率及用力的大小变化，可能会影响到被溶解纤维棵粒的大小，也会产生因玻璃砂芯坩埚微孔直径不同带来测试结果的变化，其数据变化可能与本案例测试结果不完全相同。但是，不管采用何种纺织品定量化学分析程序，作为测试中的重要器件—玻璃砂芯坩埚的微孔直径不同，会造成测试结果相应的变化，纺织品定量化学分析中同一样品不采用统一的玻璃砂芯坩埚，其数据的准确性和一致性，难以进行评估和比较、分析。

4 烘干后样品质量的测量方式

纺织品定量化学分析中以烘干后质量进行计算，如果烘干后冷却2h过程中样品再次吸湿，不管吸湿的多少，均会导致测试误差的存在。本文从纺织品定量化学分析入手，选取5个涤与棉混纺纱样品分别进行常温测量与热测量，分析、比较两种测试量方式对测试结果的影响。

4.1 比对测试

4.1.1 样品选择:T65/T35 OE 32.8tesT;C60/T40 OE 36.9texT;T65/T35 OE 37.0texT;T65/T35 OE 39.4texT;T80/T20 13.1tesT;

4.1.2 测试仪器同2.1.3

4.1.3 比对测试程序:比对测试中样品的唯一性是十分重要的基础。因此，本试验每个样品的常温测量与热测量均采用同一个样品。热测量:将称量瓶封以瓶盖，戴手套后用手密封玻璃砂芯坩埚，从烘箱拿出后迅速放入天平测量，作为热测量数据;称量瓶测量完毕后，取出被测样品，测量称量瓶质量，然后再将被测量样品放入称量瓶，同玻璃砂芯坩埚一起放入干燥器内冷却2小时后测量，作为常温测量数据;

4.1.4 纤维含量(净干)测试结果见表4

表4 纤维含量(净干)测试结果品种

(接上表)

4.2 结果分析

1)从以上数据可以看出，无论是硫酸溶解前样品质量，还是硫酸溶解后样品质量，常温测量与热测量数据具有明显的差异;不同样品差异或有所不同，但有一个共同的趋势即常温测量残留纤维质量均大于热测量残留纤维的质量，由此证明烘干样品在冷却过程中存在吸湿，最大的常温测量与热测量差异率为0.8498%，最小的也有0.6473%。说明被测量样品在冷却2小时的过程中，尽管放入干燥器中，干燥器中有变色硅胶，因干燥器的不能完全密封，及变色硅胶吸湿等问题，致使被测样品烘干后2小时后的冷称过程中产生吸湿，即使称量瓶带有瓶盖，常温测量中溶解前样品质量同样产生了吸湿，烘干样品含有水分直接导致了误差的存在。

2)虽然硫酸溶解前样品质量与硫酸溶解后样品质量，常温测量与热测量的质量呈同一趋势变化:常温测量的质量均大于热测量的质量，即被测样品烘干后又吸入水分所致。但常温测量与热测量的质量差异率并不相同，常温测量与热测量比对中，硫酸溶解前样品质量差异均大于硫酸溶解后样品质量差异，也即常温测量中硫酸溶解前、后样品吸湿的程度不同，含水量存在差异。这种差异缘于硫酸溶解前、后被测样品纤维组分(不同纤维的吸湿性不同)不同，样品质量与其中纤维回潮率的不同，导致常温测量中烘干后不同样品吸湿存在不同。

从以上比对试验中发现，测试结果差异率的大小与棉纤维混纺比例相关。棉纤维含量小的测试结果差异率小，如T80/C20 13.1texT测试结果差异率为0.1250%;棉纤维含量大的测试结果差异率大，如 T65/C35 37.0texT测试结果差异率为0.4910%。这缘于硫酸溶解前与后，烘干样品的因纤维质量及纤维种类(主要是回潮率不同)的不同，常温测量中冷却过程中吸湿的差异大小不同造成。在常温测量中硫酸溶解前、后烘干质量吸湿量的不同，导致常温测量中定量分析存在测试误差。在热测量中，硫酸溶解前、后样品烘干质量不存在吸湿可能，保证了测试结果的准确可靠。

纺织品定量化学分析属于精密定量分析，水分的存在会对测试结果产生明显影响。从比对测评中看出，四个样品中常温测量与热测量比对测试中，涤含量测试结果差异最小的为0.1%，最大的达到0.3%，在纺织品定量化学分析中，同一样品因常温测量与热测量的不同，可能关系到一批产品不同的合格评定。

5 结论

5.1 因纺织品本身或多或少地含有非纤维物质，无论是天然纤维，还是合成纤维;生产加工过程中需要浆纱、染色、后整理等过程中都存在非纤维物质。非纤维物质不是各种纤维的一部分，为准确可靠地进行纺织品定量化学分析，在进行化学定量分析前应做好样品的预处理工作。

去除非纤维物质有很多种预处理方法，不同的预处理效果也各不相同。因浆料、染料、助剂及生产工艺的新发展及多样性，有些非纤维物质尚无准确可靠的去除非纤维物质方法。纺织品定量化学分析中的预处理既要将各种非纤维物质去除干净，又不能损伤其它纤维，达到预处理效果的准确可靠，还需要大量的研究工作。

5.2 玻璃纱芯坩埚型号微孔直径关系到溶解纤维的过滤，溶解纤维过滤量的多少，影响到测试结果的准确性与可靠性。作为纺织品定量化学分析标准，采用统一的定量分析用玻璃纱芯坩埚，是比对测试的基础;采用不同规格型号的玻璃砂芯坩埚，测试同一样品测试结果会因此产生偏差;与国际标准接轨，采用统一的国际标准玻璃纱芯坩埚进行纺织品定量化学分析，一是保证纤维含量测试结果的准确性与一致性，二是为了取得测试结果的国际认可。因此，有必要对我国的GB/T2910.1规定采用的玻璃纱芯坩埚型号进行修订，首先是选用与国际惯例接规的、统一的纺织品定量化学分析通用的玻璃砂芯坩埚型号，二是玻璃砂芯坩埚供应商应满足标准规定的“玻璃砂芯坩埚带有一个磨砂瓶塞或表面玻璃器皿”。测试器具的统一及配套完整，是保证测试结果的准确性和可靠性的必要条件，也同时为取得国际认可奠定基础。

5.3 常温测量是我国传统定量分析中采用的方法，硫酸溶解前、后样品质量的两次冷却，耗用时间长，严重影响测试效率的提高;同时因冷却2小时过程中烘干后再次吸湿，及硫酸溶解前、后样品吸湿的不同，导致测试结果误差的存在;热测量法不仅减少了测试时间，保证了以不含水分的烘干质量，计算净干纤维含量测试结果，提高了测试结果的准确性与可靠性;热测量中样品从烘箱拿出放入天平的过程中，如果被测试样品不密封，这个过程时间很短也会导致样品吸湿。测量过程中称量瓶有瓶盖，从烘箱中取出时放好瓶盖，可以防止样品吸湿的可能;但标准规定中用的玻璃砂芯坩埚，现在尚无见到配套磨砂玻璃瓶塞或表面玻璃器皿。测试中只能戴手套用手密封烘玻璃砂芯坩埚。烘干样品离开烘箱后短时间内也可能吸湿，导致测试误差的存在。

纺织品定量化学分析中的热称量，有很好的纺织品测试程序及仪器可借鉴参考。纱线的百米质量及回潮率测试都要用八蓝烘箱，并且现在已有全自动的八蓝烘箱，通过设定程序，可以自动的精确测量完成;其烘干温度是(105±3)℃是相同的，其区别一是烘箱的天平的分辨率不同，大部分八蓝烘箱是分辨力为百分之一天平，而纺织品定量化学分析天平要求是万分之一;二是因样品样式不同，样品的放置结构不同。根据纺织品定量化学分析的需要，我们可以改变八蓝烘箱的天平设置为万分之一天平，将挂蓝改为宜于放置称量瓶、坩埚的装置，再在烘箱内设计手工或全自动完成的天平称量传动结构。纺织品定量化学分析即可无需要冷却2小时，能够保证测试结果的准确可靠，并且明显提高测试效率。

［1］中华人民共和国质量监督检验检疫总局:GB/T2910.1－2009“纺织品定量化学分析第1部分:试验通则”［S］.北京:中国标准出版社，2009

［2］中华人民共和国质量监督检验检疫总局:GB/T2910.11－2009“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］.北京:中国标准出版社，2009

［3］中华人民共和国质量监督检验检疫总局:GB/T2910.1－1997“纺织品 定量化学分析 第1部分:试验通则”［S］.北京:中国标准出版社，1997

［4］马楠，田金家，等.由GB/T2910.2谈纺织品化学定量分析方法的改进［J］.棉纺织技术，2013(8):28－30

［5］韩岩君，田金家，刘晓玉.再谈涤棉混纺纱定量化学分析方法的改进［J］.棉纺织技术，2014(4):34－37