建立一種測(cè)定天絲/銅氨混紡產(chǎn)品混紡比的分光光度方法，即分別用65%硫酸溶解天絲、銅氨及天絲/銅氨混紡產(chǎn)品，測(cè)定所得溶液的吸光度值，根據(jù)Lasbeli定理計(jì)算混紡產(chǎn)品的混紡比。其測(cè)試結(jié)果與實(shí)際配比的偏差范圍為-1.67%~1.80%，誤差全部在標(biāo)準(zhǔn)FZ/T01053-2007《紡織品纖維含量的標(biāo)識(shí)》的允差范圍內(nèi)，為天絲/銅氨混紡產(chǎn)品的定量分析提供了一種方法。
關(guān)鍵詞：天絲纖維;銅氨纖維;定量分析;分光光度法
天絲、銅氨均為再生纖維素纖維，具有天然纖維的優(yōu)異特性，受到消費(fèi)者的青睞，各種天絲/銅氨混紡產(chǎn)品也得到了大力開(kāi)發(fā)。纖維定量是紡織品在加工、貿(mào)易和使用過(guò)程中不可缺少的重要檢測(cè)指標(biāo)，各國(guó)法規(guī)均明確要求對(duì)纖維含量進(jìn)行標(biāo)識(shí)。天絲和銅氨在外觀上極為相似，化學(xué)性質(zhì)也非常接近，目前對(duì)兩種纖維的鑒定尚無(wú)成熟的方法，尤其是天絲/銅氨混紡產(chǎn)品混紡比的測(cè)定更是一個(gè)技術(shù)難題。有文獻(xiàn)中提出可采用紫外-可見(jiàn)分光光度法對(duì)混紡產(chǎn)品進(jìn)行混紡比的測(cè)定[1-3]，因此本文嘗試采用紫外—可見(jiàn)分光光度法對(duì)天絲/銅氨混紡產(chǎn)品的混紡比進(jìn)行測(cè)定，探討這種方法的可行性。
2試驗(yàn)參數(shù)的選擇
2.1溶劑的選擇
纖維素纖維通?？刹捎眉姿?氯化鋅、鋅酸鈉、硫酸等作為溶劑來(lái)溶解[1-2]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用甲酸/氯化鋅、鋅酸鈉作溶劑時(shí)，天絲和銅氨纖維的紫外—可見(jiàn)吸收光譜相差不大，而采用硫酸作溶劑時(shí)，二者則相差較大，因此選擇硫酸作溶劑。
硫酸對(duì)纖維素的溶解是一個(gè)持續(xù)作用的過(guò)程，因此其紫外—可見(jiàn)吸收光譜的穩(wěn)定性較差。不同濃度的硫酸對(duì)纖維素的溶解能力各不相同，本文針對(duì)不同濃度的硫酸處理時(shí)的紫外—可見(jiàn)吸收光譜進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著硫酸濃度的降低，其紫外—可見(jiàn)吸收光譜的穩(wěn)定性增加。當(dāng)采用65%硫酸溶液時(shí)，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，紫外—可見(jiàn)吸收光譜相當(dāng)穩(wěn)定。因此本文選定65%硫酸作為纖維素的溶劑。
2.2樣品的前處理
為保證吸光度值的穩(wěn)定，必須對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，使之充分疏松并去除非纖維物質(zhì)。
2.3水浴溫度和水浴時(shí)間的選擇
纖維素纖維在硫酸中同時(shí)發(fā)生酯化和水解反應(yīng)，纖維素逐漸水解為較小的分子，直至溶解。而在室溫環(huán)境下的較短的時(shí)間內(nèi)，纖維素的水解產(chǎn)物往往較牢固地粘附在纖維的表面，導(dǎo)致纖維僅表面的一層溶解掉。通常必須進(jìn)行振蕩加熱處理，才能使纖維素完全溶解在硫酸中。
同時(shí)，硫酸與纖維素中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，生成的硫酸氫酯在450nm附近產(chǎn)生紫外吸收峰(對(duì)于不同種類(lèi)的纖維素纖維，該吸收峰的位置略有不同)。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著水浴溫度的提高，450nm附近的吸收峰的強(qiáng)度迅速增大。但如果溫度過(guò)高，則反應(yīng)過(guò)于劇烈，使溶液的吸光度過(guò)大。經(jīng)優(yōu)化，終選擇的水浴溫度為70oC。在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，水浴處理30min以后，所得溶液均是清澈透明的;處理時(shí)間小于30min時(shí)，部分溶液中存在懸浮顆粒，干擾光譜測(cè)定。因此終選擇的水浴處理時(shí)間為30min
3試驗(yàn)
3.1儀器與試劑
UV-2550紫外—可見(jiàn)分光光度計(jì)(日本島津公司);SW22數(shù)字式恒溫水浴振蕩器(瑞士Julabo公司);HG63鹵素水分烘干儀(瑞士MettlerToledo公司)。
65%硫酸由實(shí)驗(yàn)室自己配制。
天絲G100纖維由蘭精公司(奧地利)提供，銅氨纖維由旭化成公司(日本)提供。
3.2測(cè)試條件
超低速掃描。采樣間隔：0.1nm，掃描波長(zhǎng)范圍：200~500nm，狹縫寬度：0.2nm，光源波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)：300nm，吸收池光程：10mm。
3.3測(cè)試方法
將在鹵素水分烘干儀上烘干稱(chēng)取好的樣品置于150mL磨口錐形瓶中，加入50mL65%硫酸，在70℃恒溫水浴振蕩30min，然后用冰水混合物迅速冷卻至室溫，立即測(cè)定其紫外—可見(jiàn)吸收光譜。
4結(jié)果與討論
圖1是65%硫酸中濃度均約為6mg/mL的天絲G100和銅氨纖維的紫外—可見(jiàn)吸收光譜的局部放大圖，它們均在450nm附近出現(xiàn)一個(gè)吸收峰，但吸收峰位置略有差異，且濃度不同時(shí)，峰位置也略有變化。這兩個(gè)吸收峰的吸光度在444nm時(shí)相差大，相差約2倍。本文利用吸光度的差異，根據(jù)Lasbeli定理來(lái)測(cè)定天絲G100/銅氨混合物的混紡比，因此選擇的測(cè)定波長(zhǎng)為444nm。
4.2a值的計(jì)算
為了計(jì)算未知二元混合物的混紡比，首先必須測(cè)定該混合物的a值?？紤]到通常二元混紡產(chǎn)品的混紡比以及方法的局限性，本文設(shè)計(jì)的二元混合物配比區(qū)間為天絲G100/銅氨=15/85~85/15，配制一系列不同配比的天絲G100/銅氨混合物，建立一個(gè)訓(xùn)練集，如表2所示。將每個(gè)樣品用50mL65%硫酸處理，在444nm處測(cè)定溶液的吸光度值。根據(jù)方程(4)、(5)分別計(jì)算出該配比下各自的吸光度，再根據(jù)公式(2)計(jì)算每個(gè)配比下的ai值，見(jiàn)表2。從表2可以看出，計(jì)算得到的ai值分布范圍較窄，為1.1095~1.2704，其平均值為1.2064，RSD為3.38%。該平均值a即可用于根據(jù)方程(3)來(lái)計(jì)算未知配比的天絲G100/銅氨混合物的混紡比。
4.3準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)
本文采用該方法對(duì)已知配比的天絲G100/銅氨二元混合物進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)計(jì)算得到的天絲G100的配比FM與實(shí)際配比FJ的差異來(lái)判斷方法的準(zhǔn)確度。
分別稱(chēng)取天絲G100纖維和銅氨纖維，設(shè)計(jì)了一系列不同配比的天絲G100/銅氨混合物。所有樣品經(jīng)50mL65%硫酸處理后，在444nm處測(cè)定溶液的吸光度值，結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)混合物的總濃度和線性方程(4)、(5)分別計(jì)算出此濃度的天絲G100和銅氨纖維的吸光度。利用吸光度值，根據(jù)方程(3)計(jì)算天絲G100的配比FM。計(jì)算FM與真實(shí)配比FJ的偏差。從表3的數(shù)據(jù)可以看出，分析結(jié)果與實(shí)際配比的偏差范圍為-1.67~1.80。根據(jù)FZ/T01053-2007《紡織品纖維含量的標(biāo)識(shí)》的規(guī)定，紡織品成分分析結(jié)果應(yīng)該在±5%的允差范圍內(nèi)。因此采用分光光度法對(duì)已知比例的天絲G/銅氨二組分混合物進(jìn)行定量分析，實(shí)際測(cè)量結(jié)果的比例誤差全部在標(biāo)準(zhǔn)的允差范圍內(nèi)。
4.4精密度實(shí)驗(yàn)
本文采用測(cè)定值FM與實(shí)際配比值FJ的百分比作為判斷方法精密度的依據(jù)，為了對(duì)方法的精密度進(jìn)行研究，本文配制了比例分別為30/70、50/50、70/30的天絲G100/銅氨混合物，每個(gè)比例的混合物測(cè)定9個(gè)平行樣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于三個(gè)比例的天絲G100/銅氨混合物，測(cè)定值與實(shí)際配比值均相差很少，測(cè)定值為實(shí)際配比值的96.13%~104.73%，其變異系數(shù)分別為3.06%、2.39%和1.89%。由此可見(jiàn)，該方法的精密度相當(dāng)高。
5結(jié)論
天絲和銅氨纖維外觀上極為相似，化學(xué)性質(zhì)也相當(dāng)接近，目前對(duì)這兩種纖維的鑒定尚無(wú)成熟方法，特別是對(duì)天絲/銅氨纖維混合物配比的測(cè)定更是一個(gè)技術(shù)難題。本文利用天絲、銅氨纖維酯化后產(chǎn)生的吸收峰差異，嘗試采用紫外—可見(jiàn)吸收光譜法對(duì)天絲G100/銅氨混合物進(jìn)行了測(cè)定，建立了一個(gè)測(cè)定天絲G100/銅氨混合物配比的分光光度方法。該方法采用65%硫酸溶解天絲G100、銅氨及天絲G100/銅氨混合物，測(cè)定所得溶液的紫外—可見(jiàn)吸收光譜。計(jì)算出天絲G100/銅氨混合物的a值。，利用該a值和吸光度值計(jì)算未知配比的天絲G100/銅氨混紡產(chǎn)品混紡比，從而解決了天絲G100/銅氨混紡產(chǎn)品的定量分析難題。該方法準(zhǔn)確度和精密度滿足實(shí)驗(yàn)要求，具有實(shí)際應(yīng)用的意義。
