四种常见弹性纤维鉴别方法探讨

吴利锋，张广东，郭 威

(深圳市计量质量检测研究院，广东 深圳 518055)

随着生活水平的提高，人们越来越关注纺织品的功能性，各种功能性纤维的应用也愈加广泛。弹性纤维作为一种重要的功能纤维，可提高服装的舒适美观程度。常见的弹性纤维主要有四种：氨纶、聚烯烃弹性纤维、弹性聚酯复合纤维和二烯类弹性纤维，为了能更好地区分这几种纤维，本文在介绍其组成和弹性机理的基础上，采用不同的方法进行鉴别，以探究最优的鉴别方法。

1 四种弹性纤维的介绍

氨纶，是以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物制成的纤维。弹性来自于分子结构中软硬链段组成的链段共聚物网络结构，软链段是由不具有结晶性的低分子量聚酯或者聚醚组成，使纤维在力的作用下容易发生形变；硬链段是由具有结晶性且可以产生横向交联的二异氰酸酯组成，含有多种极性基团，在外力的作用下不发生形变，防止分子间发生滑移[1]。氨纶是目前应用最为广泛的弹性纤维，各种内衣、运动衣、袜子、泳衣等都有大量应用。一般和其他纤维一起作包芯纱或包覆纱使用。

聚烯烃弹性纤维，是由聚烯热塑性弹性体通过熔融纺丝制得的。类似聚氨酯弹性纤维，也具有软硬链段结构。硬链段区由结晶体和大分子间的共价键组成的网络体系组成，软链段区由较长的聚烯烃链段组成，软硬链段结构赋予纤维弹性。聚烯烃弹性纤维不仅耐强酸强碱，还可以抵御高温，经过水洗漂白等过程也不影响它的弹性，而且聚烯烃弹性纤维分解也不会释放可挥发的有机化合物，凭借着良好的耐化学性能和绿色环保性，近年来的应用日趋广泛。

弹性聚酯复合纤维是指将两种结构和性能不同的聚合物按一定的比例通过共轭纺丝制成双组分复合的卷曲状弹性纤维。其弹性来源于纤维中两种组分收缩和伸长性能的差异。目前最具代表性的是美国杜邦公司生产的PTT/PET双组分弹性纤维T-400[2]。弹性聚酯复合纤维具有良好的弹性，还有永久的卷曲性和优异的蓬松性，手感滑爽，不易松弛，具有良好的化学稳定性和染色性能，适用范围广。

二烯类弹性纤维，俗称橡筋丝或橡胶丝，是由天然或者合成的聚异戊二烯构成的弹性纤维，弹性良好，一般被拉伸至初始长度的三倍后，去除外力，可以迅速恢复至原长。二烯类弹性纤维虽然耐强酸强碱，但是其物理性能、耐氧化稳定性和染色性能较差，应用范围受到很大限制，在纺织领域主要应用于运动织物或者袜子中的弹力加固部位。

2 四种弹性纤维的鉴别

2.1 试验材料及试剂

材料：氨纶、聚烯烃弹性纤维、二烯类弹性纤维、弹性聚酯复合纤维，均为日常送检样品中拆下的纤维样品。

试剂：二甲基甲酰胺、硫酸、二氯甲烷、环己酮、四氯化碳、氢氧化钠等，以上试剂均为分析纯。

2.2 试验仪器

生物显微镜(日本奥铃巴斯)、红外光谱仪(美国Thermo公司)、切片器、酒精灯、试管等及各种辅助工具。

2.3 试验方法

燃烧法，按照FZ/T 01057.2—2007《纺织纤维鉴别试验方法 第2部分：燃烧法》试验[3]；显微镜法，按照FZ/T 01057.3—2007《纺织纤维鉴别试验方法 第3部分：显微镜法》试验[4]；溶解法，按照FZ/T 01057.4—2007《纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法》试验[5]；红外光谱法，按照FZ/T 01057.8—2012《纺织纤维鉴别试验方法 第8部分：红外光谱法》试验[6]。

2.4 结果分析

2.4.1燃烧法

纤维的组成成分不同，燃烧时会产生差异化特征，可对纤维种类有一个大致的判断。主要观察纤维靠近火焰、接触火焰、离开火焰的状态及燃烧时产生的气味和燃烧后残余物特征。

表1 四种弹性纤维的燃烧特征

从表1可知，由于四种弹性纤维都属于化学纤维，纤维的燃烧状态差异较小，但是燃烧的气味和残余物差异较大，每种弹性纤维都有独特的气味，可以通过燃烧的气味和燃烧后的残余物来初步鉴别。

2.4.2显微镜法

通过显微镜来观察纤维的纵面和横截面形态，然后对照标准照片或者资料来鉴别纤维种类。

表2 四种弹性纤维的横截面及纵面形态

从表2可知，弹性聚酯复合纤维因为纵向双条并列其横截面呈哑铃形，与其他三种弹性纤维有较大区别，比较容易鉴别，而其他三种纤维差别较小，还需要结合其他方法进一步鉴别。

2.4.3溶解法

根据纤维的组成不同，可利用纤维在不同温度、不同试剂中溶解特性的不同来鉴别纤维。取少量纤维放入试管中加入不同的试剂分别在常温和煮沸两种条件下观察纤维溶解情况。

从表3可知，用不同的试剂可以很好地对纤维加以鉴别，聚氨酯弹性纤维可以用常温的75%硫酸完全溶解，弹性聚酯复合纤维可以用常温的浓硫酸完全溶解，煮沸的环己酮可以部分溶解聚烯烃弹性纤维，煮沸的浓硫酸可以完全溶解二烯类弹性纤维。

2.4.4红外光谱法

以红外光照射试样，试样的分子将吸收一部分光能并转变为分子的振动能和转动能，借助仪器将吸收值和相应的波束做图，可获得试样的红外光谱图，红外光谱图中每一个特征吸收谱带都包含了试样分子键和基团的信息，不同物质有其独特的红外光谱图。

表3 四种弹性纤维的溶解性

注：S—溶解；P—部分溶解；I—不溶；△—溶胀。

图1 四种弹性纤维的红外谱图

从图1可知，四种纤维的红外光吸收波长差别很大，氨纶的特征峰有2857.15cm-1、1107.09cm-1等，聚烯烃弹性纤维的特征峰有2921.69cm-1、2852.19cm-1、1463.41cm-1等，弹性聚酯复合纤维的特征峰有2961.26cm-1、1709.74cm-1、1241.43cm-1、1096.61cm-1、722.62cm-1等，二烯类弹性纤维的特征峰有3445.50cm-1、2922.06cm-1、1642.86cm-1等。每种纤维都有自己独特的特征峰，所以对于有疑问的纤维可以用红外光谱法进行验证。

3 结论

对比四种鉴别方法，通过燃烧方法可以比较容易鉴别出二烯类弹性纤维，因其独特的烧轮胎味道易和其他三种区分；显微镜法比较容易鉴别横纵向为哑铃形双排并列结构的弹性聚酯复合纤维；溶解法比较容易鉴别聚氨酯弹性纤维和弹性聚酯复合纤维，常温的75%硫酸和浓硫酸就可以完全溶解这两种纤维，虽然煮沸的试剂也可鉴别聚烯烃弹性纤维和二烯类弹性纤维，但是煮沸的化学试剂存在安全隐患，不建议采用；红外光谱法能对四种纤维进行很好的鉴别，但成本偏高。所以对于一般的弹性纤维建议先采用前面三种方法加以区分，操作简单，快速高效，当遇到不能完全确定的弹性纤维时，再用红外方法加以佐证，确保结果无误。