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化学纤维的鉴别方法范文1
【关键词】Tencel（天丝）纤维；生产工艺；规格；性能特点；鉴别方法
纺织纤维分为天然纤维和化纤纤维；天然纤维有植物纤维棉、麻，动物纤维丝、毛等；化学纤维有人造纤维和合成纤维；人造纤维是用自然界存在材料制造的，性能和天然纤维相似，植物纤维主要有纤维素纤维如粘胶纤维、天丝、原竹纤维等，合成纤维从石油中提取，主要有涤纶、锦纶、腈纶、氨纶、丙纶、维纶等。
众所周知，世界石油资源日益减少，原油价格不断上涨，使传统合成高分子纤维产业发展受到大大制约且污染严重。天丝原料来自自然界植物，它们是取之不尽、用之不竭的可再生资源，而且这些材料易被自然界生化降解，对环境无污染，尤其可以通过化学、物理方法改性成为新材料，其性能由于传统天然纤维和和化学纤维，成为流行时尚。
一、Tencel（天丝）纤维生产工艺
先将纤维素浆粕（a～纤维素含量96.5%～98.8%，DP为700～1000）与含水量大于17%的NMMO混合，在60℃下研磨成均匀的“悬浊分散液”在筒状料斗中缓缓搅拌以促使纤维素充分溶胀，然后将之连续喂入螺杆挤压机中施加剪切。通过螺杆机上方的排料孔既然薄膜蒸发机，除去过量水分。当含水量降至13.3%在95～100℃下，纤维素充分溶解于溶剂中，制成粘度很高的10%～15%纤维素纺丝液。纺丝液经过滤后，在100℃下从喷头干或湿法喷出。经过空气降温牵引提高取向度和强力，进入含量大于17%的NMMO凝固浴而析出成丝以后再经水洗、上油、干燥、卷曲、切断，制成天丝纤维。
二、Tencel（天丝）纤维性能分析
1、Tencel（天丝）纤维的常用规格有1.4dtexX38mm,和1.4dtexX51mm用于棉型低线密度纱，1.7dtexX38mm和1.7dtxX51mm用于棉型纱；2.4dexX70mm用于精梳毛型纱等。
2、Tencel（天丝）纤维与其他纤维物理性能比较如表1
由表中数据说明天丝具有高的干、湿强力，干湿强比85%;天丝具有较高的溶胀性，干湿体积比1:1.4，吸湿性能恰到好处。
3、Tencel（天丝）纤维聚合度高
聚合度表示聚合体中分子的大小程度，Tencel（天丝）纤维聚合度较高，与原料浆粕聚合度非常相似，如表2所示。
随着纤维聚合度的提高，纺织品加工适应性、织物尺寸稳定性、耐洗性也相应提高，会大大提高织物产品的柔软性、透气性、舒适性、吸湿性和悬垂性等使用性能。
4、Tencel（天丝）纤维的结晶度较高
Tencel（天丝）纤维的结晶度与其他纤维的比较，如表3。
三、Tencel（天丝）纤维的结构
Tencel（天丝）纤维的生产方法属于在空气中从喷头喷出，然后经NMMO凝固浴而析出成丝以后再经水洗、上油、干燥、卷曲、切断，制成天丝纤维，普通粘胶纤维是在凝固浴中喷丝，由于空气牵伸， Tencel（天丝）纤维的分子取向性好，分子排列的紧密程度高于粘胶纤维许多，呈现出桃皮绒感（薄起毛风格），通过调整牵伸度的程度，改变其原纤化产生的状况。
四、Tencel（天丝）纤维的质量检验
无论进口还是国产Tencel（天丝）纤维，为保证其质量必须进行严格检验与管理，检验项目有聚合度，纤维油迹附着量、强度、伸长度、白度、卷曲数、卷曲率、染着性、短纤维形状等。
五、Tencel（天丝）纤维的鉴别
随着现代科技的不断发展，开发了许多新型再生纤维素纤维如Tencel（天丝）纤维、原竹纤维、MODAL（莫代尔）、丽赛等，这类纤维在本质上都是纤维素纤维类别，在生产中、生活及服饰用品面料如何识别他们有很大难度。在多年教学中，通过大量实验及参与厂家生产实践，总结出一套简单易行，适于企业及消费者掌握的鉴别方法。主要从形态特征、燃烧状态、化学试剂性能溶解相结合来观察、比较、分析逐一区分鉴别。
从形态特征上看，亚麻、苎麻与原竹纤维有相似之处，天丝纤维与丽赛纤维相似，粘胶纤维与莫代尔相似，它们与棉纤维有明显不同。
从燃烧状态看，粘胶纤维与莫代尔纤维差异较大，天丝纤维与丽赛纤维差异较大，棉纤维、麻纤维与其它纤维有较大不同。
1）78%硫酸试剂配制：取98%的浓硫酸极缓慢沿杯壁倒入水中，并不断搅拌，直至比重达到1.67即可，1克纤维加入150毫升78%硫酸溶液；
2）60%硫酸溶液试剂配制：取98%的浓硫酸极缓慢沿杯壁倒入水中，并不断搅拌，直至比重达到1.52即可，1克纤维加入150毫升60%硫酸溶液。
从化学试剂溶解性能分析可见，棉纤维、麻纤维、原竹纤维需用78%硫酸试剂来溶解，棉纤维溶解最慢，粘胶纤维、莫代尔纤维、天丝纤维、丽赛纤维用60%硫酸试剂溶解，天丝纤维即刻溶解，粘胶纤维慢慢溶解，从这很容易区分天丝与粘胶纤维，因所使用试剂不同比较容易将纤维素纤维与棉麻区分开。
小结
1、棉纤维因其独有的特点显而易见识别；
2、粘胶纤维、MODAL(莫代尔)纤维、Tencel（天丝）纤维、丽赛纤维可通过燃烧残留特征结合60%硫酸试剂溶解性能很容易识别；
3、亚麻、苎麻、原竹纤维可通过纤维形态特征结合密度区分，麻纤维密度1.50，原竹纤维密度0.8比较轻。
六、结束语
通过对Tencel天丝纤维性能分析及鉴别可得出下列结论：
1、Tencel天丝纤维具有高聚合度、高结晶度、高湿模量，干湿强度接近，干湿强比85%等优于其它纤维特点。
2、Tencel天丝纤维较高强度，低伸长度等优点，使天丝可纺性好，易染色，纱线非常均匀，织物色泽漂亮。
3、适用范围广，可以制造床上用品及各类服饰用品；既可以纯纺又可以与棉、毛、丝、麻、化学纤维混纺；既能机织又可针织生产出棉型、毛型、丝型、麻型多样风格优质高档丰富多彩纺织产品。
4、天丝产品具有柔软、舒适、透气性好、光滑凉爽、悬垂性好、耐磨等特点。
化学纤维的鉴别方法范文2
本文采用燃烧法、显微镜观察法、溶解法、红外光谱法以及差示扫描量热法（DSC）等技术对聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯（PE/PET）复合纤维的各项性能进行测试。试验结果表明：PE/PET复合纤维为皮芯结构的复合纤维；其燃烧特征、溶解特征均体现为PE纤维和PET纤维的复合特征；在红外光谱测试和DSC测试中，PE/PET复合纤维均与单组分PE、PET纤维有明显区别，且复合了两种单组分纤维红外特性和热性能特征。综合以上方法，可实现对PE/PET复合纤维各组成成分的准确鉴别。
关键词：复合纤维；聚乙烯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚酯纤维；定性鉴别
1 引言
聚乙烯（PE）纤维化学性质稳定，但吸湿能力差，耐热、耐光性能较差，而涤纶（PET）由于其大分子含有脂肪族烃链，使纤维有一定柔曲性和弹性，此外，PET较PE纤维吸湿性好，耐热性能和耐光性能也较好[1]。复合纤维是指由两种及两种以上聚合物或具有不同性质的同一聚合物经复合纺丝法制成的化学纤维[2]。生产复合纤维最主要的目的就是复合两种聚合物的性能，使复合材料能够表现出单一组分所不能得到的风格、功能和质感[3]。PE/PET皮芯型复合短纤，通常皮层为PE（熔点130℃左右），芯层为PET（熔点260℃左右），利用其皮、芯熔点不同的原理作为无胶定型棉生产过程中的粘结纤维，取代化学胶水，既可起到粘合作用，又能降低原料成本、减少环境污染。PE/PET复合纤维中的PE和PET组分两者的比重相差也很大，由这两种材料复合所得的纤维尺寸稳定性相当好[4]，且具有强度高、蓬松性好、弹性恢复率高、手感良好等特点，被广泛应用于医疗卫生材料、保暖絮绒填充料、非织造布上等[5]。然而，目前尚无相关标准或者系统的鉴别方法对该类复合纤维进行准确的定性鉴别，从而导致在对复合纤维的鉴别中易出现错漏。
由于复合纤维结构特殊，如皮芯型复合纤维通常皮层较薄，且皮芯之间贴合度较高，仅采用常规的纤维成分鉴别方法对其进行鉴别存在不确定性，定性鉴别的难度较高。本文采用燃烧法、显微镜观察法、溶解法、红外光谱法以及差示扫描量热法分别对PE、PET纤维以及PE/PET复合纤维进行分析，以探讨PE/PET复合纤维的定性鉴别方法。
2 试验部分
2.1 试剂与仪器
试验所用硫酸、盐酸、甲酸、硝酸、冰乙酸、N/N-二甲基甲酰胺（DMF）、二氯甲烷、苯酚、环己酮、四氯乙烷等试剂均为分析纯或者化学纯。
Q2000差示扫描量热仪（美国TA公司）；AS-16/316L型水浴振荡器（顺德瑞邦机电设备厂）；BX51型纤维细度仪（日本OLYMPUS公司）；MS204S型电子天平（瑞士METTLER TOLEDO公司）。
2.2 试验方法
F/T 01057.2―2007《纺织纤维鉴别试验方法 第2部分：燃烧法》；FZ/T 01057.3―2007《纺织纤维鉴别试验方法 第3部分：显微镜法》；FZ/T 01057.4―2007《纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法》；FZ/T 01057.8―2012《纺织纤维鉴别试验方法 第8部分：红外光谱法》。
差示扫描量热法试验：在氮气（50mL/min）氛围下，以20℃/min的速率升温至300℃，保持该温度5min；然后以10℃/min的速率降温至50℃，保持该温度5min；最后以10℃/min的升温速率升温至300℃。
3 结果与讨论
3.1 PE、PET以及PE/PET复合纤维的燃烧性能
由表1可知，三种纤维的燃烧状态基本相似，但仍有一定的区别，如PET纤维燃烧时有芳香甜味，PE纤维燃烧时呈石蜡臭味，PE/PET复合纤维在燃烧气味上会更多地呈现PE部分所带来的石蜡臭味；且PE/PET复合纤维的燃烧残留物呈现黑色硬块状，这与PE纤维燃烧残留物状态又有所不同，故在进行该复合纤维的燃烧试验时应留意仔细观察燃烧气味、残留物以及燃烧各阶段的状态。
3.2 PE、PET以及PE/PET复合纤维的显微形态
PE、PET以及PE/PET复合纤维的显微形态图如图1～图3所示。由图1和图2可知，PE、PET两种纤维均为圆形截面，PE纤维纵向较透亮且可见明显刻痕，PET纤维纵向分布有小黑点。图3中， PE/PET复合纤维的横截面呈现典型的皮芯同心圆结构，纵向亦可见明显的皮芯分界线，显微镜下皮层较为透亮，芯层分布有黑点。通过显微镜法观察复合纤维的显微形态，可以直观地观察到不同组分间的复合方式（如皮芯复合结构、并列复合结构等），为后续进一步探讨复合纤维的具体组成成分打下基础。
3.3 PE、PET以及PE/PET复合纤维的溶解性能
表2为PE、PET以及PE/PET复合纤维在不同溶剂、不同温度下的溶解性能。由表可知，PE/PET复合纤维的溶解性能受其所复合的两组分PE、PET的影响，基本表现为二者复合的溶解特征，如在浓硫酸中，PE纤维不溶，PET纤维溶解，PE/PET复合纤维则表现为部分溶解。同样的，由于PE、PET纤维在浓盐酸、浓硝酸、甲酸、冰乙酸、DMF、二氯甲烷等试剂中均不溶解，因此PE/PET复合纤维在这些试剂中的化学性能均较稳定。采用溶解法对该复合纤维进行定性鉴别时，应留意复合纤维与单组分纤维在溶解性能上的区别，从而避免对复合纤维进行误判或是漏判。
3.4 PE、PET以及PE/PET复合纤维的红外光谱
PE、PET纤维以及PE/PET复合纤维的红外光谱如图4所示。从三种纤维的红外光谱图对比可知，PE/PET复合纤维的红外光谱中不仅在PE的各特征峰位置附近有显著出峰，如2913.96cm-1、2846.46cm-1（―CH2―伸缩振动峰），1471.44cm-1（―CH2―弯曲振动峰），719.33cm-1[―（CH2）n―面内摇摆振动]且在PET的各特征峰位置附近有明显吸收，如1712.51cm-1（―C=O伸缩振动），1240.02cm-1、1093.46 cm-1（―C―O―C―伸缩振动峰），871.68 cm-1（苯环―CH―面内变形峰），719.33cm-1（苯环―CH―面外变形峰）等处，但出峰强度较传统PET纤维弱，这可能是因为在PE/PET复合纤维中，PET组分通常处于纤维芯层的缘故。日常检验中，红外光谱法是发现和鉴别复合纤维的重要依据，在分析纤维的红外光谱时应对谱图上各特征峰分别进行分析解读，找出各特征峰的归属，初步判断出复合纤维中各组分的成分，以便Ω春舷宋组成成分进一步分析确认。
3.5 PE、PET以及PE/PET复合纤维的差示扫描量热（DSC）测试
为进一步确认该复合纤维是否由PE、PET两组分构成，本文引入DSC法对复合纤维进行测试。复合纤维在DSC测试中所体现的热性能，通常是组成该复合纤维的单组分聚合物热性能的叠加，因此可通过对未知复合纤维的DSC谱图中二次升温曲线上各熔融峰（熔点）的位置，并将其与单组分纤维DSC谱图中二次升温曲线上熔融峰位置进行对比，实现对复合纤维中各组成成分的进一步确认。PE、PET以及PE/PET复合纤维的二次升温DSC曲线如图5所示。由图可知，PE/PET复合纤维的二次升温曲线上的两个熔融峰分别位于129.37℃和252.70℃处，与单组分的PE纤维二次升温曲线上的熔融峰位置（136.08℃），以及PET纤维二次升温曲线上熔融峰位置（251.00℃）基本接近，由此可进一步确认该复合纤维是由PE和PET两组分复合而成。
4 结论
综上所述，通过FZ/T 01057系列标准中提供的燃烧法、溶解法、显微镜法、红外光谱法，并辅以DSC法可对PE/PET复合纤维进行准确鉴别，具体鉴别程序如下：
（1）采用燃法、溶解法测试可发现PE/PET复合纤维的燃烧状态和溶解性能与单组分PE、PET纤维不同，仔细观察可发现具有二者的复合特征。
（2）在显微镜法测试中可观察到本试验所用PE/PET复合纤维为如皮芯复合结构。
（3）对PE/PET复合纤维进行红外光谱测试，其红外光谱在PE的红外特征峰位置附近有明显出峰，且在PET的红外特征峰位置附近亦有出峰。
（4）对PE/PET复合纤维进行DSC测试，其二次升温曲线出现两个熔融峰（出峰位置分别与PE、PET熔点基本一致），据此可确认PE/PET复合纤维的组成成分，并实现对该复合纤维的鉴别。
参考文献：
[1] 陈光林. PE/PET双组分SMS非织造复合材料工艺技术与性能研究[D].东华大学，2009.
[2] 孙晓平. 复合材料的制备与表征[D].吉林大学，2013.
[3] 程爱民. PE/PP双组分复合纺粘法非织造布的结构与性能研究[D].东华大学，2008.
[4] 朱志祥， 顾海云. 浅论PE/PET复合短纤在喷胶棉领域的应用及前景[J].合成纤维，1999，28（3）：48-49.
