腈纶氨纶混纺织物定量分析方法的探讨

陈启群，吴俭俭，张瑾晖，薛声聪

(1.浙江立德产品技术有限公司，杭州　311215;2.浙江省检验检疫科学技术研究院，杭州　311215)



腈纶氨纶混纺织物定量分析方法的探讨

陈启群1，吴俭俭2，张瑾晖1，薛声聪1

(1.浙江立德产品技术有限公司，杭州311215;2.浙江省检验检疫科学技术研究院，杭州311215)

摘要：采用γ-丁内酯对腈纶、氨纶混纺织物进行化学溶解法定量分析，研究在不同反应温度、反应时间下γ-丁内酯完全溶解腈纶时对氨纶的影响。试验结果表明，采用γ-丁内酯对腈纶、氨纶混纺织物进行化学定量分析的最佳条件为反应温度40℃、时间15min，此时腈纶纤维完全溶解，得到氨纶的修正系数d值为1.0536，均值在95%置信水平下，置信界限远小于1%，相比现行的FZ/T 01095-2002、GB/T 2910.12-2009等标准中的方法，该方法简单、无毒、节能环保、反应时间短效率高。

关键词：γ-丁内酯；腈纶氨纶混纺织物；化学定量分析；修正系数

现今人们越来越重视纺织服装产品生产、消费过程中的环保问题，在实验室的产品检测过程中也日益重视检测试剂对环境、对人产生的不利影响。腈纶又称聚丙烯腈纤维，有人造羊毛之称，[1]是一种触感柔软、保暖性能良好、色泽鲜艳、耐光、不怕虫蛀、强度不输于羊毛的纤维原料，生产成本又远低于羊毛、棉。根据不同用途的要求，一般可与棉、羊毛等天然纤维，粘胶、莱赛尔纤维等人造纤维，涤纶、锦纶等合成纤维混纺广泛应用于各种服装面料。[2]

目前常用的纺织品纤维定量化学分析标准如：中国国家标准GB/T 2910《纺织品 定量化学分析》、国际标准ISO 1833《Textiles-Quantitative chemical analysis》、美国标准AATCC 20A《Fiber Analysis Quantitative》、日本标准JIS L1030-2《纺织品纤维混合物定量分析的试验方法—第2部分:纤维混合物定量分析的试验方法》等标准都采用二甲基甲酰胺试剂溶解腈纶纤维。纺织行业标准FZ/T 01095《纺织品 氨纶产品纤维含量的试验方法》采用硫氰酸钾试剂溶解腈纶化学定量分析腈纶氨纶混纺产品。其中使用二甲基甲酰胺溶解法时[3-4]，需要将样品放置在三角烧瓶并置于90～95℃的水浴装置中，持续反应达1.5h，长期使用二甲基甲酰胺蒸汽可经眼睛、上呼吸道等进入人体造成急性中毒，对肝脏、胃肠道都可能有损害。使用硫氰酸钾溶解法时，硫氰酸钾本身受高热易分解，放出有毒的氰化物和硫化物气体，操作时应在通风柜密闭通风使用，操作人员需佩戴防毒口罩、化学防护眼镜，穿防毒物渗透工作服。[5]

国内关于腈纶氨纶混纺织物的化学定量分析方法的研究较少，郑少波等[6]研究了利用88%甲酸法溶解法定量分离氨纶与涤纶、腈纶、丙纶、棉、麻、粘胶、羊毛等其他纤维的方法，但是该方法应用于腈纶氨纶产品仍然有一定的局限性。杨志敏等[7]研究了氨纶产品纤维定量的拆分法和化学定量法的误差，认为拆分法的误差较小，但是在日常纺织品纤维成分分析检测工作中很多腈纶氨纶混纺织物往往无法进行手工拆分，而不得不采用化学定量分析法。γ-丁内酯，又称1,4-丁内酯，[8]是一种无色油状液体，能与水混溶，有独特的芳香气味，基本无毒。如果使用γ-丁内酯代替二甲基甲酰胺、硫氰酸钾溶解腈纶，不但可以在减少试验过程中试剂对试验人员的伤害、降低对环境的污染，而且可以降低反应温度、减少反应时间、节省能耗、提高试验的工作效率。

1试验

1.1试验仪器设备与材料

1)试剂：γ-丁内酯，AR，国药集团化学试剂有限公司。

2)材料：腈纶标准面料(上海纺织工业研究所)；氨纶丝(40D，杜邦)。

3)设备、仪器：DKZ-2恒温水浴振荡器(上海精宏仪器设备有限公司)；AE200电子分析天平(METTLER TOLEDO);UF450烘箱(Memmert);HX204卤素快速水分测定仪(METTLER TOLEDO)；cu-6纤维细度仪(和众视野)；GM0.5真空泵(天津津腾试验设备有限公司)；干燥器，规格240mm(含干燥硅胶)；称量瓶，规格65mm×35mm;具塞玻璃三角烧瓶，规格250mL;玻璃砂芯坩埚，规格2#30mL(50～70μm)。

1.2试验原理及方法

1.2.1溶解试验原理

采用γ-丁内酯把腈纶纤维从已知干燥质量的腈纶氨纶混纺织物中溶解去除，收集残留物，清洗、烘干和称重；结合d值计算其占混合织物干燥质量的百分率，由差值得出氨纶纤维的百分含量。

1.2.2溶解试验方案设计

用电子分析天平称取1g左右腈纶样品，以1∶100浴比倒入100mLγ-丁内酯试剂于具塞三角烧瓶中，分别选取40、50、60、70、80、90℃，测得不同反应温度下腈纶完全溶解需要的时间。

同样，称取1g左右氨纶样品，将称好的试样放入具塞三角烧瓶中，以1∶100浴比倒入100mLγ-丁内酯试剂，选取40、50、60、70、80、90℃的温度条件，放入恒温振荡水浴锅中以120r/min的转速振荡，至溶解。利用真空泵将反应后的残留物抽滤至已知干燥质量的玻璃砂芯坩埚中，并用蒸馏水抽滤洗涤4～6次，最后将玻璃砂芯坩埚和残留物一并放入105±3℃的恒温烘箱中烘干4h至恒重，移至干燥器中冷却30min至室温并称重，计算结果。测得各个反应条件下，在γ-丁内酯试剂中氨纶的重量损失率。

1.2.3氨纶修正系数d值试验

用电子分析天平称取氨纶丝10份，每份1g左右，精确至0.0001g，均匀剪碎后置于称量瓶，放入105±3℃的恒温烘箱中烘干4h至恒重，取出称量瓶，放入干燥器冷却30min，称重，即为氨纶溶解前质量。将称重后的样品置于250mL三角烧瓶中，按照1∶100的浴比每克样品加入100mLγ-丁内酯溶液，放入40℃的恒温振荡水浴锅中以120r/min机械振荡15min。按1.2.2方法分别将残留物过滤、烘干冷却称重，即为氨纶溶解后质量。则氨纶溶解前后的质量比为修正系数d。

1.2.4准确度测定方法

取8份常见不同比例的腈纶/氨纶混合样品，每份1g左右，精确至0.0001g，将称重后的样品置于250mL三角烧瓶中，按照1∶100的浴比每克样品加入100mLγ-丁内酯溶液，按1.2.3方法振荡、过滤、烘干、冷却、称重，计算结果。

1.2.5精密度测定方法

取10份95%/5%的腈纶氨纶混合样品，每份1g左右，精确至0.0001g，将称重后的样品置于250mL三角烧瓶中，按照1∶100的浴比每克样品加入100mLγ-丁内酯溶液按1.2.3方法振荡、过滤、烘干、冷却、称重，计算结果。

2结果与讨论

2.1溶解试验反应条件的确定

表1不同反应条件氨纶损失率

反应温度/℃,溶解时间/minm0/gm1/g氨纶损失率/%40,150.98890.94214.731.23291.17514.6950,100.85010.80045.850.76950.72705.5260,101.14601.06587.000.97000.90017.2170,51.21501.10788.821.23201.13218.1180,51.10601.00479.161.03600.93599.6690,51.27781.139110.851.09800.975411.17

分析表1试验结果，溶解温度从40℃升高至90℃，腈纶完全溶解由15min缩短至5min，至70℃、5min腈纶已全部溶解，在80℃、90℃时，溶解时间改变不明显，而随温度升高，γ-丁内酯对氨纶的损伤程度却呈线性递增，高温致氨纶的损失率约11%。温度低，氨纶损失率小，通过试验发现，低于40℃环境中，γ-丁内酯溶解腈纶的速度非常慢，基本处于溶胀状态，不适用快速检测。因此，综合以上试验结果，在时间差异较小的前提下，选取氨纶损失率最小的作为该方法的反应条件，即反应温度40℃、时间15min为γ-丁内酯溶解腈纶的最佳试验条件。

2.2修正系数d值的确定

表240℃，15min条件下氨纶在

γ-丁内酯溶液中的d值

由表2可知，10组氨纶试验得到的d值平均值为1.0536，以t分布模型统计分析，t分布的双侧分位数为2.306，当置信度为95%时，置信区间为(1.0491～1.0582)，置信界限为±0.00455%。可见氨纶在40℃，15min的γ-丁内酯溶液中的d值为1.0536，且在95%置信水平下，其置信界限远小于1%，试验测得的氨纶纤维质量修正系数d=1.0536是合理的。

2.3腈纶/氨纶混合样品含量准确度测试

准备8份已知组分比例的腈纶/氨纶样品，每份约1g，在40℃，15min条件下，各用100mL的γ-丁内酯溶液溶解试样，根据1.2.4测试方法，测得8组混合样品腈纶和氨纶组分的百分比，并运用2.2得到的d值对氨纶质量进行修正，将实测得到的样品组分比例与已知样品比例相对照，结果见表3。

表3腈纶/氨纶混合样品含量准确度测定结果

样品已知比例/%腈纶氨纶实测比例/%腈纶氨纶绝对误差/%199.170.8399.650.35-0.48298.021.9898.691.31-0.67397.012.9997.382.62-0.37496.004.0096.513.49-0.51594.995.0195.534.47-0.54693.976.0394.435.57-0.46793.007.0093.636.37-0.63891.948.0692.257.75-0.30

通常的混纺面料中氨纶组分占比例较少，从腈纶/氨纶混合样品含量的测定结果看，绝对误差在1%，由于氨纶含量少，其相对误差则较大，然而，我国关于低含量纤维标识有明确的说明，当标签上的某种纤维含量≤10%时，纤维含量允差为3%；当某种纤维含量≤3%时，实际含量不得为0。因此，该种方法测试误差在允许的范围内，满足GB/T 29862《纺织品 纤维含量的标识》标准的要求。

2.4腈纶/氨纶混合样品含量精密度测试

准确称取10份组分比例为95%/5%的腈纶氨纶混合样品，每份1g左右。在40℃，15min试验条件下，各用100mL的γ-丁内酯溶液溶解混合试样，按照上述1.2.5试验方法，测得10组混合样品中腈纶和氨纶组分所占百分比，并运用2.2得到的d值对氨纶质量进行修正，与真值相比较，测试结果见表4。

表4腈纶/氨纶混合样品含量精密度测定结果

样品腈纶/%氨纶/%195.534.47295.474.53395.514.49495.524.48595.374.63695.414.59795.424.58895.504.50995.454.551095.464.54氨纶含量均值/%4.54标准偏差0.052095%置信界限/%±0.0372

由表4可知，氨纶含量的平均值为4.54%，标准偏差为0.0520，95%置信界限为±0.0372%。在95%置信区间内，氨纶纤维含量均在置信区间内，10个样品的测定值与真值的差异不显著，具有很好的重现性，置信界限远小于1%，该测试方法稳定性较好、精密度较高。

3结论

1)γ-丁内酯用于腈纶/氨纶混纺织物化学定量分析，浴比1∶100，每克样品加入100mLγ-丁内酯溶液，试验温度40℃，以120r/min频率振荡15min，腈纶纤维完全溶解，而氨纶不溶。

2)运用t检验法分析γ-丁内酯定量检测腈纶/氨纶混纺织物的含量方法，表明其测试误差在允许范围内，氨纶的修正系数d值为1.0536，该方法可行。

3)与现行的FZ/T 01095—2002、GB/T 2910.12—2009标准所采用的二甲基甲酰胺、硫氰酸钾试剂相比，具有高效、环保等优点，完全可以应用于腈纶混纺织物的化学定量分析。

参考文献：

[1] 殷海霞，沈为.新型腈纶针织产品服用性能的研究[J].针织工业,2006(6):57-59.

[2] 杨延翔.国内外腈纶市场供需状况及思考[J].当代石油石化，2005,13(6):28-30.

[3] 全国纺织标准化技术委员会基础标准分会(SAC/TC 209/SC 1).纺织品定量化学分析方法：GB/T 2910-2009[S]. 北京：中国标准出版社，2009.

[4] 国际标准化组织纺织技术委员会(ISO/TC 38).Textiles-Quantitative chemical analysis:ISO 1833-2006[S].瑞士：国际标准化组织，2006.

[5] 张荣，张晓东.危险化学品安全技术[M].北京：化学工业出版社，2009:90-91.

[6] 郑少波，吴俭俭.氨纶/其他纤维定量化学分析方法研究[J].纺织学报，1998(2):49-51.

[7] 杨志敏，杨友红.氨纶产品定量分析偏差的理论研究 [J].纺织导报，2010(4):96-98.

[8] 邱娅男.γ-丁内酯的生产方法及其应用综述[J].科技情报开发与经济，2008,18(34):83-84.

(责任编辑：许惠儿)

Discussion on Quantitative Analysis Method of Blended Fabrics of Acrylic Fiber and Spandex

CHENQiqun1,WUJianjian2,ZHANGJinhui1,XUEShengcong1

(1.Zhengjiang Lead Product Technology Co., Ltd., Hangzhou 311215, China; 2.Zhejiang Academy of Science and Technology for Inspection and Quarantine, Hangzhou 311215, China)

Abstract：This paper conducts quantitative analysis on blended fabrics of acrylic fiber and spandex with chemical dissolution method with γ-butyrolactone and studies the influence on spandex when γ-butyrolactone completely dissolves acrylic fiber under the condition of different reaction temperature and reaction time. The test result shows that optimal conditions for chemical quantitative analysis on blended fabrics of acrylic fiber and spandex withγ-butyrolactone are reaction temperature 40℃ and time 15min. Under such conditions, acrylic fiber completely dissolves. Correction factor d value of spandex is obtained as 1.0536 and its mean value is below 95% confidence level. Confidence limit is far less than 1%. Compared to methods in existing standards such as FZ/T 01095—2002 and GB/T 2910.12—2009, this method is simple, nontoxic, energy-saving and environmentally friendly and has short reaction time and high efficiency.

Key words：γ-butyrolactone; blended fabrics of acrylic fiber and spandex; chemical quantitative analysis; correction factor

收稿日期：2016-03-13

作者简介：陈启群(1982-)，男，浙江苍南人，工程师，主要从事纺织品和助剂产品检测技术及标准的研究与开发。

中图分类号：TS157

文献标志码：A

文章编号：1009-265X(2016)04-0042-04