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纺织纤维的概述,常见纤维的鉴别方法

随着纺织生产技术的不断进步,越来越多的新型纤维成为纺织品的原料,由此带来了对纺织品用纤维进行鉴别的问题。常用的纤维鉴别方法有显微镜观察法、燃烧法、试剂显色法、染色法、溶解法等。

Vilofl纤维的定性鉴别

纤维是指直径为几微米到几十微米,而长度比直径大千倍以上且具有一定柔韧性和强力的纤细物质。

一、显微镜观察法

吴佩云

纤维直径与制品特性的关系

制作纤维的纵向片子和横截面切片,在显微镜下观察纤维的纵向及横向形态,根据形态特征差异来鉴别纤维,见表1。

摘要:采用燃烧法、显微镜观察法、药品着色法、溶解法和红外光谱法,对Viloft纤维进行了定性鉴别,并与棉和粘胶纤维进行了比较.结果表明:Viloft纤维的纵向有连续、多条细纹沟槽,截面为独特的扁平墙垛状,有较浅的不规则锯齿;用碘一碘化钾溶液着色后湿态呈黑蓝青,干态呈深灰色;常温下,在37%的盐酸溶液中溶解,在40%的硫酸溶液中不溶解、煮沸后立即溶解,在65%的硝酸溶液中部分溶解,与棉、粘胶纤维有明显差异;红外吸收光谱与粘胶纤维基本相似,但在3350cm-1附近的峰形、l210~1000cm-1。的吸收峰数目及形状与棉纤维有明显不同.

纤维直径>30μ

表1各种纤维的形态特征

关键词:Viloft纤维;比较分析;定性鉴别

纤维及织物有刺毛感,蜡状感,根本无法穿着

Tencel纤维

Vilofl纤维是英国Acordiscelluloic公司生产的一种高品质新型木质纤维素纤维,所用木材是专门经过生态培育,并进行了增光、漂白处理,用溶剂法生产.原料为纯天然的木质素,具有可降解性,对环境无污染.由于纤维采用了特殊的加工工艺,其截面呈独特的扁平状,长宽比达5:1,在和圆形截面的其他纤维混纺纱的纱体中形成了独特的导湿通道,具有优良的芯吸、湿气调节功能.纤维表面光滑、手感柔软、有丝绸般的质感和毛纤维般的丰满性.用其纱线制成的衣物具有柔软、保暖、湿气调节、穿着轻盈等特性.本文采用燃烧法、显微镜观察法、溶解法、药品着色法和红外吸收光谱法对Vilofi纤维进行了鉴别,并与棉、普通粘胶纤维进行了比较.

纤维直径<20μ

较规则圆形或椭圆形,有皮芯层

1试验

手感和柔软性显著提高,舒适性较好;穿着易贴身

Modal纤维

1.1材料及仪器

纤维直径<1μ

纵向有1~2根沟槽

纤维:Viloft纤维2.47dtexx38mm(J:海蓝点纺织科技有限公司);试剂:硫酸、盐酸、硝酸、碘、碘化钾、无水乙醇、液体石蜡、胶棉液.

纤维吸附性、过滤性、阻隔性逐步增强,保温性好,织物可防水透湿

不规则类似腰圆形,较圆滑,有皮芯

仪器:CU—II型纤维细度分析仪H匕京和众视野科技仪器有限公司),NicoletiSlO型傅里叶红外光谱仪和iTR附件(美国赛默飞世尔科技公司),哈氏切片器.

纺织纤维的分类

表面有不规则沟槽和海岛状凹凸

2结果与讨论

纺织纤维种类很多,习惯上按它的来源分为天然纤维和化学纤维两大类,天然纤维是自然界存在的,可以直接取得纤维,根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类。人工纤维是聚合物经一定的加工后形成细而柔软的细丝。纤维具有弹性模量大,塑性形变小,强度高等特点。

呈扁平状哑铃型和腰圆形

2.1燃烧法

常见纺织纤维在显微镜下的形态

锯齿型,有皮芯层

燃烧法利用各种纤维的化学组成不同其燃烧特征差异来鉴别纤维的种类.具体方法是取—小束(质量50~100mg)纤维试样着火燃烧,仔细观察纤维燃烧特征和残渣的形态、颜色、软硬程度,同时嗅其产生烟雾的气味等.Vilofl纤维和棉、粘胶纤维的燃烧特征如表1所示.

1棉纤维2亚麻纤维3羊毛纤维4桑蚕丝纤维5竹纤维6粘胶纤维7莫代尔纤维8莱赛尔纤维9涤纶纤维10腈纶纤维11锦纶纤维

表面有明显沟槽

从表1可看出,Viloft纤维接近火焰时不熔、不缩,着火时迅速燃烧,离开火焰继续燃烧,燃烧时有烧纸味,残渣为少量松软呈深灰色的絮状.其燃烧特征与棉、普通粘胶基本相同.因此,采用燃烧法无法准确区分出Vilofl纤维.

鉴别纤维就是要根据各种纤维的外观形态特征和内在质量的差异,采用物理或化学方法来区分纤维的品种。常用的方法有:

边缘锯齿型,芯层有明显的细小空隙

2.2显微镜观察法

手感目测法 、燃烧法、显微镜观察法、药品着色法、化学溶解法

锯齿型,有皮芯层

显微镜观察法利用显微镜观察纤维纵向、横向截面形态,根据纤维形态特征的差异来鉴别纤维.

熔点测定法 、密度梯度法、荧光法、鉴别纤维的新技术

腰圆形,有中腔

纵向制片:将纤维手扯伸直平行,抽取少量置于载玻片上滞i上少量液体石蜡,覆上盖玻片,在显微镜下观察纤维纵向形态;截面制片:将整理好的适量纤维嵌于哈氏切片器凹槽中,加入少量胶棉液,使其充分渗透到各根纤维间,再压紧纤维,然后用单面刀片切取10~30um的薄片,在显微镜下观察纤维横截面形态.考虑到鉴别方法的实用性,本文使用纤维细度仪观察并采集了Viloft纤维和棉、粘胶纤维的纵、横向形态特征图,结果见图1—3.

1手感目测法

不规则三角形

从图l可看出,Viloft纤维的纵向有连续、多条细纹沟槽,不同于有天然转曲的棉纤维;截面为独特的扁平墙垛状,有较浅的不规则锯齿,不同于腰圆形有中腔的棉纤维,与皮芯结构、锯齿形截面的粘胶纤维有明显差别,在普通的生物显微镜下清晰可见'彳艮容易区分.

根据纤维的外观形态、色泽及其含杂类型、刚柔性、弹性、冷暖感等来区分天然纤维棉、麻、毛、丝及化学纤维。适用于呈散纤维状态的纺织原料。

表面光滑圆形

2.3溶解法

天然纤维与化学纤维手感目测比较

二、燃烧法

溶解法根据纤维化学组成不同,在不同浓度的化学溶剂中、不同温度下的溶解状态不同(如立即溶解、溶解、部分溶解、微溶或不溶解等)鉴别纤维.本文按FZ/T0105714—2007《纺织纤维鉴别试验方法溶解性试验方法》,选择了3种化学试剂对Vilofl纤维进行溶解性试验,并与棉、粘胶纤维进行了比较,结果见表2.

各种天然纤维手感目测比较

不同的纤维在燃烧的过程中,火焰、烟雾、气味、残渣等会有所不同,因此根据纤维燃烧时和燃烧后的特征可以区分纤维种类,见表2。

由表2可知,常温下,Viloft纤维在37%盐酸溶液中溶解;在40%硫酸溶液中不溶解,煮沸后立即溶解;在65%硝酸溶液中部分溶解,与棉、粘胶纤维有明显的差异.由此可见,选择65%硝酸可区分出Viloft纤维与粘胶纤维.

特点:是鉴别天然纤维与个别化纤品种的简便方法之一,但其准确性较差、尤 其是难以鉴别化学纤维中的具体品种。

表2各种纤维燃烧时和燃烧后的特征

2.4药品着色法|31

应用:用于呈散纤维状态的原料

Tencel纤维

药品着色法根据各种纤维化学组成不同,对某种化学药品呈现着色反应的差异鉴别纤维。碘一碘化钾溶液的配制:将20g碘溶解于100mL碘化钾饱和溶液中,取少量纤维浸于碘一碘化钾溶液中,1min后,取出、清水洗净、晾干,观察纤维湿态和干态着色情况,其结果见表3.

原理:纤维的化学组成不同,燃烧特征也不同。

Modal纤维

由表3可知,Vilofl纤维用碘一碘化钾溶液着色后,湿态呈黑蓝青、干态呈深灰色,与粘胶纤维基本相同,而棉纤维湿态和干态均不染色.因此,用碘一碘化钾溶液着色可区分棉与Vilofi纤维,但不能区分Viloft纤维和粘胶纤维.

步骤:①接近火焰,②火焰中,③离开火焰的燃烧特征,④气味及燃烧后残留物的辨别。将常用纤维分成三类,即纤维素纤维、蛋白质纤维及合成纤维。

大豆蛋白纤维

2。5红外吸收光谱法嗍

三大类纤维燃烧特征

燃烧不熔融,有黑烟

纤维由不同的高分子材料组成,不同纤维种类具有不同的化学成分,构成了各自的特征红外吸收光谱.利用傅里叶红外光谱仪和iTR附件(水平ATR附件,反射晶体板为硒化锌ZnSe)测定纤维的红外光谱,根据光谱中吸收峰的位置和峰的形状等对纤维进行定性分析,结果见图4.

适用于单一成分的纤维、纱线和织物;

少量灰白色的灰

从图4可以看出,Vilofl和粘胶纤维的红外吸收光谱十分相似,其共同特征是3350cm-1附近有宽而强的吸收谱带,1020cm-1附近有峰形尖锐的强吸收谱带,这是纤维素结构中羟基一OH和c~O—c的伸缩振动峰;2890cm-1附近有较弱的c—H伸缩振动;1645—1640cm-1是吸附的水分所产生H一O一H伸缩振动吸收峰;l368cm-1左右为一OH和一CH:变形振动所引起的中等强度吸收;895cm-1附近是环状C一0一C面外不对称伸缩振动和一CH厂非平面摇摆振动,665cm-1附近是o一H面外弯曲振动,这些都是典型的纤维素纤维的特征谱带.

不适用于混合成分的纤维、纱线和织物,或经过防火、防燃及其他整理的纤维和纺织品。

少量灰白色的灰

Vilofi纤维与棉纤维存在差异,如3350amd附近棉纤维的峰形更尖锐,1056.84cm-1强吸收谱带和1210~l000cm-1指纹区吸收峰的数目及形状有明显区别,在该区域内,棉纤维有与葡萄糖苷键伸缩振动有关的5个连续特征峰(分别为1029.99、1053。39、lt04.92、1160.35、1203.52cm。),而且峰形尖锐、清晰可见.Vilofi纤维在l210~1000cm-1指纹区的基团和键的数量明显少于棉纤维.

3显微镜观察法

先熔后烧,有溶液滴下

3结论

原理:根据各种纤维的纵、横向形态特征来鉴别纤维。是最广泛采用的一种方法。如:

玻璃状黑褐色硬球

Vilofi纤维的燃烧特征与棉、粘胶纤维基本相同,采用燃烧法不能准确区分出Vilofl纤维.

有天然转曲的是棉;

三、试剂显色法

Vilofi纤维的纵向有连续、多条细纹沟槽,截面为独特的扁平墙垛状,有较浅的不规则锯齿,与棉和粘胶纤维有明显的不同.

有鳞片的是毛;

由于各种纤维的结构不一,对碘、碘化钾溶液的着色反应不同,可以通过观察试剂作用后纤维的色泽、膨润情况,来对纤维进行鉴别。这种鉴别只适用于白色纤维,有色纤维要经过褪色后才能进行试验。试剂配制:在100毫升的饱和碘化钾溶液中溶解碘20克,调匀后再将纤维浸渍1分钟,经充分水洗后根据其色泽来判断,见表3。

着色试验表明,Vilofi纤维湿态呈黑蓝青、干态呈深灰色与粘胶纤维基本相同,但不同于棉纤维.

有横节、纵向裂纹的是麻;

表3各种纤维燃烧对碘液的着色反应

常温下,Vilofi纤维在37%盐酸溶液中溶解;在40%硫酸溶液中不溶解,煮沸后立即溶解;在65%硝酸溶液中部分溶解,与棉、粘胶纤维有明显的差异.由此可见,选择65%硝酸可区分出Vilofi纤维与粘胶纤维.

合成纤维一般纵向呈光滑棒状,有的还可见到呈颗粒状无规分布的二氧化钛消光剂。

Tencel纤维

5)Vilofl纤维的红外吸收光谱与粘胶纤维基本相似,但3350em_附近棉纤维的峰形更尖锐,l056.84cm-1强吸收谱带和1210~1000cm-1指纹区吸收峰的数目及形状有明显区别,Vilofl纤维在l210~1000cm-1指纹区的基团和键的数量明显少于棉纤维.

优点:能用于纯纺、混纺和交织产品的鉴别,能正确地将天然纤维和化学纤维区分开。

Modal纤维

参考文献:

缺点:不能确定合成纤维的具体品种。

大豆蛋白纤维

[11FZ/T01057.2—2007,纺织纤维鉴别试验方法第2部分:燃烧法.

考虑化纤中的异形纤维。

四、染色法

[21FTdr01057.4—2007,纺织纤维鉴别试验方法第4部分:溶解法.

显微镜初步鉴定后要进一步验证。

用染色法来鉴别纤维,主要是利用各种纤维对染料上色反应的不同而加以区分。染色法有冷染法和沸染法两种。染色法的配方见表4。

赵书经.纺织材料实验教程.北京:中国纺织出版社,1994:11-17.

初步鉴定纤维

表4染色法配方

李青山.纺织纤维鉴别手册.北京:中国纺织出版杜,2003:104—137.

确定是纯纺织物还是混纺织物以及混纺织物中的纤维种类或大类。

将表4中的配方倒进50毫升乙醇中搅拌至溶解,再用蒸馏水稀释至500毫升备用。冷染法直接将纤维投入到溶液中染色,然后以冷水冲洗纤维,挤出水分,观察颜色进行鉴别;沸染法将纤维投入到溶液中染色,煮沸3分钟后冲洗3次,再投入到0.1%的胰加漂T溶液中漂洗,挤出水分,观察颜色进行鉴别。各种纤维的染色反应见表5。

原理:不同的纤维在不同试剂中的溶解性能不同。

表5各种纤维的染色反应

应用:鉴别各种纺织材料,包括染色纤维或混合成分的纤维、纱线与织物。分析混纺产品中各种纤维的含量。

五、溶解法

纯纺织物鉴别步骤:

溶解法是鉴别各种纤维最为有效的方法,原理是利用各种纤维在不同化学溶剂中、不同温度下的溶解特性来确定其品种。

抽取纱线和纤维→置入试管中→ 注入一定浓度的溶剂 →观察溶解情况,记录溶解温度 →对照溶解性能表,确定品种。

可将待鉴别的纤维放入试管中,注入某种溶剂,用玻璃棒搅动,观察纤维的溶解情况。如果纤维量极少,也可将试样放入带有凹面载玻片的凹面里滴上溶剂,盖上载玻片,直接在显微镜下观察。在用溶解法鉴别纤维时,应严格控制溶剂的浓度和加热温度,并要注意纤维的溶解速度。使用溶解法需要准确了解各种纤维化学特性,检验程序也比较复杂。使用显微镜观察法和燃烧法比较直观,但检验人员必须具有丰富的实践经验;试剂显色法、染色法操作比较复杂,可以在特殊情况下使用。

混纺织物鉴别:

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织物分解为纤维→ 放入凹面载玻片中→在显微镜下观察各种纤维的溶解情况→确定纤维的成分。

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注意:严格控制浓度、温度、作用时间等。

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原理:荧光法是利用紫外线灯照射纤维,根据各种纤维发光的性质不同,纤维的荧光颜色也不同的特点来鉴别纤维。

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随着测试仪器的发展,可应用电镜技术、X射线技术、差热分析技术、红外光谱技术进行纤维鉴别或验证。现以红外光谱法为例。

红外光谱吸收法是研究纤维内部结构的方法。由于各种纤维的内部结构具有不同特征,因而也可用来鉴别纤维。它能准确而快速地对单一成分或混合成分的纤维、纱线和纺织品进行成分和含量的分析,是较有效的方法之一。

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