纺织品pH值测试的几个影响因素研究

文/赵向旭 张焕 任志博

纺织品在加工生产和后整理等过程中，通常会在产品表面残留一些酸、碱和助剂等化学物质，所以几乎所有服装、面料中都会存在一定的酸碱度，用pH值来表征。pH值超标的纺织品若与皮肤密切接触，会引起皮肤瘙痒或过敏，进而对人体健康造成伤害。现行国家强制性标准GB 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》［1］对纺织品不同类别pH值的范围做出了限定，同时也规定了pH值测试方法按照GB/T 7573—2009《纺织品 水萃取液pH值的测定》［2］执行。但标准中对测试过程的描述及试验参数的要求较为粗略，未规定具体的振荡频率、振幅以及pH电极使用时间等。在pH值的实际测定过程中，各种因素都可能对结果产生较大影响［3］。随着纺织科技的进步，有拒水等性能的功能性纺织品越来越多，对于这类型的面料的pH值测试，不同检测机构的检测结果可能差异很大。本文选择了一些代表性的试样，结合pH值检测标准的相关内容，对实际操作过程中影响pH值测试的几个标准未详细规定参数进行了探讨，以期尽可能减少测量误差［4］。

1 试验

1.1 试剂

试验用水：①pH值5.7，电导率1.1ms/m；②pH值6.1，电导率0.2ms/m。

0.1mol/L氯化钾溶液：①号试验用水配制，pH值5.8；②号试验用水配制，pH值5.7。

3种标准缓冲溶液pH值：4.01、7.00、9.21。

1.2 仪器

S220型pH计；电极InLab Expert Pro；SPH-3312型往复式振荡器；ME 203E/02型电子天平（精度为0.001g）；具塞三角烧瓶（250mL）等。

1.3 试验步骤

选用不同的试样若干个，剪成5mm×5mm大小，按照GB/T 7573—2009的试验方法，测试试样的pH值。对试验用水、往复式振荡频率、振幅及pH计电极这4个影响因素的试验设计方案如下：

方案（1）：分别采用①、②不同指标的试验用水配制成的0.1mol/L氯化钾溶液，选择3个不同pH值的试样进行试验。

方案（2）：保持振幅及pH电极一致，设置往复式振荡器振荡频率分别为60次/min、90次/min和120次/min，分别选取10个有代表性的试样进行试验。

方案（3）：组织4家检测实验室，对同一偏碱性，且具有一定拒水性的试样测试其pH值，均采用旋转式振荡方式，设置不同的振荡频率和振幅。

方案（4）：随机选取不同的试样20个，用更换的新电极和使用两个月后的同一型号旧电极同时测试萃取液的pH值，并记录电极达到稳定所需时间。

2 结果与分析

2.1 试验用水对测试结果的影响

按照方案（1）进行试验，测试结果见表1。

表1 不同试验用水试样的pH值

对于试验用水，标准中要求使用蒸馏水或去离子水，且至少满足GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》［5］中三级水的要求。而三级水最主要的两个指标要求分别为：pH值5.0～7.5，电导率≤0.5ms/m。本试验中，①和②号试验用水的pH值分别为5.7和6.1，均符合标准要求，而①号试验用水的电导率为1.1ms/m，已经超出了标准要求。当蒸馏水的电导率小于0.5ms/m时，蒸馏水的pH值只要在标准范围内，对样品的最终pH值影响很小［6］。

由表1可知，不同的试验用水，对于偏酸性的试样影响很小，但对于中性及碱性的试样影响逐渐变大，pH值偏差值由0.2升到了 1.6。对于偏酸性的试样，由于溶液中H+离子浓度大，而pH电极是对氢离子活度具有高选择性的离子选择电极［7］，此时试验用水的电导率对电极干扰很小，对测试结果影响很小。而对于中性，特别是碱性较强的溶液，由于H+离子浓度的大大降低，此时电导率高的试验用水对pH计电极测量的干扰大大增加，因而导致最终pH值偏差较大。因此，需要使用符合标准要求的试验用水，才能保证结果的准确性。

2.2 往复式振荡频率对测试结果的影响

按照方案（2）进行试验，测试结果见表2。

由表2可知，在60次/min～120次/min的振荡频率范围内，所有试样的偏差值均在0.2以内。试验过程中观察到3#、5#、9#、10#化纤类试样不易润湿，具有一定的拒水性，其余试样润湿情况良好。而对于易润湿的试样，偏差值均在0.1以内，对于不易润湿的试样偏差值也在0.2以内，说明往复式振荡方式的频率只要满足标准要求，即不低于60次/min，对测试结果影响很小。

表2 往复式振荡不同频率下试样的pH值

2.3 旋转式振荡频率和振幅对测试结果的影响

由于标准GB/T 7573—2009只对不同振荡方式的振荡频率做了相应要求（往复式≥60次/min，旋转式≥30周/min），而没有对振幅大小有具体指标要求。按照方案（3）进行试验，本次试验中，4家检测实验室均采用了旋转式振荡，各家设置的频率和振幅均不一致， 测试结果见表3。

由表3可知，对于该具有轻微拒水性的偏碱性试样，频率越高，pH值测试结果越大。频率接近时，振幅越大，pH值测试结果也会增大。试验过程中也发现，该面料在振荡过程中会部分挂在瓶壁或漂浮于水面上方，设置较小的振荡频率和振幅时不能保证试样内部能与萃取液之间进行充分的液体交换，因而测试结果会偏低。因此，对于一些有拒水性的试样，采用旋转式振荡，可将振荡频率调大一些，或者选用振幅大一点的振荡器，以确保获得准确的结果值。

表3 旋转式振荡下不同频率和振幅下试样的pH值

2.4 pH计电极使用时间对测试结果的影响

按照方案（4）进行试验，测试结果见表4。

由表4可知，新、旧电极pH值测试结果偏差ΔpH均在0～0.4之间，对于偏酸或偏碱的试样ΔpH在0.2以内，说明新、旧电极的平行性好、可靠性好。但新旧电极对溶液达到的稳定时间差异较大，旧电极对于偏酸性溶液（9#和14#）或碱性溶液（11#和12#）反应时间稍快，在60s以内能达到稳定值，而对于偏中性的样品，反应时间比较缓慢，甚至达到了3min以上（7#）。新电极对于绝大部分溶液的反应时间均在50s以内，效率明显提高。

表4 pH计电极不同使用时间下试样的pH值

而对于某些偏碱性的萃取液，空气中的二氧化碳会溶解于萃取液中，增加溶液酸度，pH值会下降，所以萃取液应该在尽可能短的时间内完成测试，此时pH计电极的响应时间会影响到最终pH值的准确性。pH计电极球泡是一种特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝胶层，它只有在充分湿润的条件下才能与溶液中的H+离子有良好的响应，而由于电极的使用时间延长，玻璃膜表面的水合凝胶层会慢慢受到污染或破坏，将会直接影响电极的灵敏度和准确度。因此，在实际的测试过程中，应选择对萃取液响应时间短的pH计电极或及时更换新电极，以确保结果的准确性。

3 结论及建议

本文通过对可能影响纺织品pH值测试结果的几个因素进行试验研究，结论如下：

（1）pH值符合要求，电导率不符合要求的试验用水，对pH值较低的偏酸性试样影响小，但对于中性及碱性的试样影响较大，尤其是碱性试样。因此，实验室应使用符合标准的三级水，并定期对三级水的电导率等指标进行监控，以获得准确的结果值。

（2）对于采用往复式振荡方式，其振荡频率只要满足标准要求，即不低于60次/min，对测试结果影响很小。

（3）对于该具有一定拒水性的偏碱性试样，采用旋转式振荡，频率越高，pH值测试结果越大。频率接近时，振幅越大，pH值测试结果也会增大。对于有拒水性的试样，采用旋转式振荡，可将频率或振幅适当地进行调大一些，确保试样内部能与萃取液之间进行充分的液体交换，以获得准确的结果值。

（4）pH计电极的使用时间增长，其使用寿命会缩短，电极的响应时间也会变慢，可能会影响偏碱性的试样的最终pH值。在日常测试中需要选择对萃取液响应时间短的pH计电极或及时更换新电极，以确保结果的准确性。