摘要：本文考察了甲酸/氯化锌法、60%硫酸法、近红外光谱法、显微投影法4种方法在丝光棉/再生纤维素纤维混纺织物定量分析中的应用情况。结果表明，甲酸/氯化锌法和近红外光谱法都无法用于丝光棉/再生纤维素纤维的定量分析，60%硫酸和显微投影法用于丝光棉/再生纤维素纤维混纺织物定量是可行有效的。同时对投影法的关键控制点进行了总结。
关键词：丝光棉；再生纤维素纤维；定量分析
丝光棉产品相比普通棉成本较高，终端消费品一般是高档POLO衫、T恤、衬衫和商务袜等，所以在丝光棉混纺产品中，丝光棉含量的准确定量对于消费者和生产厂家来说都非常重要。在实际使用中，丝光棉经常与粘纤、莱赛尔等再生纤维素纤维混纺，但用现有的“棉/再生纤维素纤维混纺织物的定量分析方法-甲酸/氯化锌法”的测试条件检测时经常会出现偏差。本研究的目的是为了确定丝光棉/再生纤维素纤维混纺织物合适的定量分析方法。
1 试验
1.1 材料、试剂及仪器
1.1.1 材料
不同风格、不同处理方法的丝光棉10种，粘纤面料1种，莱赛尔面料1种；丝光棉/莱赛尔混纺样品59个。
1.1.2 试剂
甲酸/氯化锌溶液：20g无水氯化锌和68g无水甲酸加水至100g；稀氨溶液：取氨水20mL（密度为0.880g/mL）用水稀释至1L；硫酸溶液：60%（质量分数）。
1.1.3 仪器
显微投影仪、AntarisⅡ傅里叶变换近红外分析仪。
1.2 试验方法
1.2.1 甲酸/氯化锌法
GB/T 2910可以采用两种试验条件，一种是试样在（70±2）℃下保温20min，第二种是在（40±2）℃下保温2.5h。在试验温度下处理规定的时间后，用已知重量的玻璃砂芯坩埚过滤，不溶纤维留在烧瓶中，然后用甲酸/氯化锌试液10mL 洗涤，再用热水充分洗涤，用冷的稀氨溶液中和洗涤，让不溶纤维浸没于稀氨溶液中10min，真空抽吸排液，用冷水洗涤数次，最后，用水把不溶纤维全部移入玻璃砂芯坩埚中，真空抽吸排液，把玻璃砂芯坩埚及纤维烘干、冷却、称重。
1.2.2 60%硫酸法
准确称量1g左右的干燥试样并记录其重量，精确到0.1mg。把测试样移入锥形瓶中，加入50mL～150mL的60%的硫酸并振荡1分钟，在15℃～25℃下静放5分钟；再次振荡，并静放15分钟；进行第三次振荡并用坩埚抽滤留下不溶物，每次用10mL60%的硫酸溶液冲洗锥形瓶3次，把冲洗液倒入坩埚中，靠重力排液至少1min后再用真空抽吸。用水连续洗涤若干次，稀氨水中和两次，再用冷水洗涤，每次洗涤先重力排液再抽吸排液。最后将坩埚和残留物烘干，冷却，称重。
1.2.3 近红外光谱法
将样品的测试面直接放在测试口上，旋转采样器固定钮压住样品，在4000 cm-1～500cm-1波数范围内扫描，采集样品的衰减全反射红外光谱谱图。仪器分辨率：8cm-1，扫描次数：32 次。光谱采集后，用偏最小二乘法建立定量分析模型，对待测样品进行预测。
1.2.4 显微投影法
（1）样品制备：将试样平行整理成束状，用哈氏切片器切取长度为0.4 mm左右的纤维片段，并将纤维片段全部放置在载玻片上，不得丢失。滴入适量液体石蜡或甘油，用镊子搅拌，使之均匀分布在介质内，然后盖上盖玻片。盖时注意，应先去除多余的介质混合物，保证盖上盖玻片后不会有介质从中挤出，以免纤维流失。
（2）测量：将载玻片放在显微投影仪载物台上放大500倍投影成像，观察进入屏幕的各类纤维，根据纤维的形态结构特征鉴别其类型，并测量其直径和记录根数。每种纤维至少测量100根，若试样纤维直径存在明显不均匀，则测量根数不少于300根，若某种类纤维含量较低，试样中该类纤维总根数不足，则测量试样中所有该类纤维根数，计数纤维总根数不少于1500根。根据测量纤维的直径和根数从而计算出各种纤维的重量百分含量。
2 结果与讨论
2.1 甲酸/氯化锌法的考察
GB/T 2910.6 甲酸/氯化锌法没有给出丝光棉的质量修正系数，对修正系数确定如下：取10个1g左右的丝光棉纤维试样，分别按照1.2.1步骤进行处理，修正系数d值由公式（1）计算。棉纤维的质量修正系数结果见表1和表2。
d=m0/m1 （1）
式中：
m0——溶解前试样干重，g；
m1——溶解后试样干重，g。
通过表1的结果可以看出，70℃下溶解40min时，丝光棉的质量修正系数d值在1.02到1.36之间，另外有的样品纤维损伤比较严重，在过滤时为絮状物，无法完全收集。说明丝光棉在此试验条件下的质量修正系数非常不稳定，其中不乏损失严重无法称重的情况，因此无法用甲酸/氯化锌法“70℃下溶解40min”的条件对丝光棉/再生纤维素纤维样品进行定量分析。
根据表2的结果，40℃下溶解2.5h时，丝光棉的质量修正系数d值大部分小于1，在0.91到0.97之间，也有系数大于1的少量样品。d值小于1，在此前未曾有所报道，我们对此进行了分析，认为丝光棉在甲酸/氯化锌溶液中处理时，会有两方面的作用对质量修正系数有影响，一是发生了氯化作用而使丝光棉增重进而d值小于1，一是甲酸/氯化锌对丝光棉的部分腐蚀溶解而使丝光棉失重进而d值大于1，在40℃下大部分丝光棉的腐蚀溶解失重相对小一些，所以大部分样品出现d值小于1，而70℃下由于温度较高导致腐蚀失重比较大，所以d值全部大于1。试验结果表明，40℃下溶解2.5h由于d值变化的可能较大，因此此试验条件下，仍然无法用甲酸/氯化锌法对样品进行定量分析。
需要说明的是，有研究[1]表明，40℃下溶解2.5h丝光棉的修正系数为1.25，且10块样品的数值高度一致，根据我们的研究分析，可能是该实验选取的样品丝光类型接近的缘故，丝光程度有半丝光、常规丝光、双丝光等，可能该实验室只收集了一种类型的样品，事实上我们也发现同样的样品的试验数据重现性非常好，但不同类型的差异非常大，而且40℃下溶解2.5h修正系数小于1的情况远多于大于1的情况。也就是说40℃下溶解2.5h的试验条件可能会对部分样品能够进行定量分析，但对于多样的丝光棉仍然不适用。
2.2 60%硫酸法的应用
2.2.1 丝光棉质量修正系数的确定
取10个1g左右的丝光棉试样，分别按照1.2.2步骤进行处理，质量修正系数d值由公式（1）计算。丝光棉在60%硫酸法中的质量修正系数结果见表3。
由表3可知，丝光棉在60%硫酸方法中的质量修正系数大部分在1.03到1.07之间，平均值为1.05。相比甲酸/氯化锌法，60%硫酸法对丝光棉的影响比较稳定，可以考虑用于丝光棉/再生纤维素纤维混纺产品的定量分析。
2.2.2 准确性的考察
取丝光棉和粘纤、丝光棉和莱赛尔，人为地混合成不同比例，用60%硫酸法进行试验，结合上面确定的丝光棉质量修正系数1.05带入结果的计算。试验结果如表4。
表4的结果表明，用60%硫酸法对棉/再生纤维素纤维混纺产品进行定量测试，丝光棉含量的测试数值与配比数值的误差在0.7%至2.6%之间，大多数样品的误差在1.5%以内。所以60%硫酸法在丝光棉/再生纤维素纤维混纺织物定量分析中的应用是可行有效的。
2.3 近红外光谱法的考察
2.3.1 谱图测定
按照1.2.3中的测试方法，对59块丝光棉/莱赛尔样品的近红外谱图进行测试。近红外谱图如图1。
图1 丝光棉/莱赛尔近红外吸收光谱
2.3.2 建模及预测效果
根据测得的近红外谱图，用其中的44个丝光棉/莱赛尔样品采用偏最小二乘法建立定量分析模型，模型对15块样品进行预测，预测效果见表5。
表5 近红外定性模型的预测效果
表5可以看出，建立的预测模型预测结果多数偏差较大，平均偏差在9%。近红外光谱分析法是一种间接分析技术，是用统计的方法在样品待测属性值与近红外光谱数据之间建立一个校正模型。其工作原理是如果样品的组成相同，则其光谱也相同，反之亦然。如果我们建立了光谱与待测参数之间的分析模型，那么，只要测得样品的光谱，通过光谱和分析模型，就能得到所需要的数据。模型预测结果较差，可能是由于棉和莱赛尔的结构过于接近，棉和莱赛尔等再生纤维素纤维的分子构成单位都是失水的d-葡萄糖，主要是聚合度不同。可见，目前近红外光谱法在丝光棉/再生纤维素纤维中的应用并不理想。
2.4 显微投影法的应用
2.4.1 显微投影仪下的纤维形态
显微投影仪下，普通棉、丝光棉以及粘纤、莱赛尔等再生纤维素纤维的纵向形态如图2至图5。
图2 普通棉 图3 丝光棉
图4 粘纤 图5 莱赛尔
在显微投影仪下，普通棉、丝光棉以及粘纤、莱赛尔有非常明显的区别，普通棉扁平带状，天然转曲较多；丝光棉天然转曲减少，近似圆柱状；粘纤有可见条纹；莱赛尔呈光滑圆柱状。以上纤维容易区分，这是投影法能够使用的前提条件。
2.4.2 准确性的考察
取丝光棉和粘纤、丝光棉和莱赛尔，人为地混合成不同比例，用投影法进行试验。试验结果如表6和表7。
通过表6和表7，对该法的准确性进行考察发现，配比的样品与投影法检测的数值相比，大部分样品的误差在3.0%之内，说明显微投影法用于丝光棉/再生纤维素纤维混纺织物定量是可行有效的。
值得注意的是，一些误差较大的样品经过相近配比后的复测结果非常好，我们根据检测经验发现做好一些关键点可以提高检测结果的准确性。主要关键点包括：为了便于辨别纤维类型，切取的纤维片段长度应足够长；切取下来的纤维片段一定要全部放置在载玻片上；滴入适量的介质，避免盖上盖玻片后有纤维被挤出；用镊子搅拌均匀，避免纤维分布不匀。
3 结论
（1）丝光棉在甲酸/氯化锌法的两种试验条件下的质量修正系数不稳定，甲酸/氯化锌法无法用于丝光棉/再生纤维素纤维的定量分析。
（2）丝光棉在60%硫酸方法中的质量修正系数为1.05；用60%硫酸法对棉/再生纤维素纤维混纺产品进行测试，丝光棉含量的测试数值与配比数值的误差在0.7%至2.6%之间，大多数样品的误差在1.5%以内，60%硫酸法可以用于丝光棉/再生纤维素纤维混纺织物定量分析。
（3）近红外光谱法建立的模型对样品进行预测，其平均偏差为9%，目前近红外光谱法在丝光棉/再生纤维素纤维中的应用并不理想。
（4）配比的样品与显微投影法检测的数值相比，大部分样品的误差在3.0%之内，另外一些误差较大的样品经过相近配比后的复测结果非常好，显微投影法用于丝光棉/再生纤维素纤维混纺织物定量是可行有效的。
参考文献：
[1]陈明芳，褚美英. 丝光棉在甲酸/氯化锌法定量化学分析中重量修正系数的测定[J].中国纤检，2012，12（下）：64-65.
（作者单位：北京市纺织纤维检验所，国家纺织及皮革产品质量监督检验中心）
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