分光光度法测定天丝/铜氨混纺产品的混纺比

关键词：分光光度法；美析仪器www.macylab.com；UV-1100;UV-1800

 

 

建立一种测定天丝/铜氨混纺产品混纺比的分光光度方法，即分别用65%硫酸溶解天丝、铜氨及天丝/铜氨混纺产品，测定所得溶液的吸光度值，根据Lasbeli定理计算混纺产品的混纺比。其测试结果与实际配比的偏差范围为-1.67%~1.80%，误差全部在标准FZ/T01053-2007《纺织品纤维含量的标识》的允差范围内，为天丝/铜氨混纺产品的定量分析提供了一种方法。

　　天丝、铜氨均为再生纤维素纤维，具有天然纤维的优异特性，受到消费者的青睐，各种天丝/铜氨混纺产品也得到了大力开发。纤维定量是纺织品在加工、贸易和使用过程中不可缺少的重要检测指标，各国法规均明确要求对纤维含量进行标识。天丝和铜氨在外观上极为相似，化学性质也非常接近，目前对两种纤维的鉴定尚无成熟的方法，尤其是天丝/铜氨混纺产品混纺比的测定更是一个技术难题。有文献中提出可采用紫外-可见分光光度法对混纺产品进行混纺比的测定[1-3]，因此本文尝试采用紫外—可见分光光度法对天丝/铜氨混纺产品的混纺比进行测定，探讨这种方法的可行性。

　　2试验参数的选择

　　2.1溶剂的选择

　　纤维素纤维通常可采用甲酸/氯化锌、锌酸钠、硫酸等作为溶剂来溶解[1-2]。实验结果表明，采用甲酸/氯化锌、锌酸钠作溶剂时，天丝和铜氨纤维的紫外—可见吸收光谱相差不大，而采用硫酸作溶剂时，二者则相差较大，因此选择硫酸作溶剂。

　　硫酸对纤维素的溶解是一个持续作用的过程，因此其紫外—可见吸收光谱的稳定性较差。不同浓度的硫酸对纤维素的溶解能力各不相同，本文针对不同浓度的硫酸处理时的紫外—可见吸收光谱进行了研究，结果发现，随着硫酸浓度的降低，其紫外—可见吸收光谱的稳定性增加。当采用65%硫酸溶液时，在相当长的时间内，紫外—可见吸收光谱相当稳定。因此本文选定65%硫酸作为纤维素的溶剂。

　　2.2样品的前处理

　　为保证吸光度值的稳定，必须对样品进行适当的预处理，使之充分疏松并去除非纤维物质。

　　2.3水浴温度和水浴时间的选择

　　纤维素纤维在硫酸中同时发生酯化和水解反应，纤维素逐渐水解为较小的分子，直至溶解。而在室温环境下的较短的时间内，纤维素的水解产物往往较牢固地粘附在纤维的表面，导致纤维仅表面的一层溶解掉。通常必须进行振荡加热处理，才能使纤维素完全溶解在硫酸中。

　　同时，硫酸与纤维素中的羟基发生酯化反应，生成的硫酸氢酯在450nm附近产生紫外吸收峰(对于不同种类的纤维素纤维，该吸收峰的位置略有不同)。在实验中发现，随着水浴温度的提高，450nm附近的吸收峰的强度迅速增大。但如果温度过高，则反应过于剧烈，使溶液的吸光度过大。经优化，最终选择的水浴温度为70oC。在实验中还发现，水浴处理30min以后，所得溶液均是清澈透明的;处理时间小于30min时，部分溶液中存在悬浮颗粒，干扰光谱测定。因此最终选择的水浴处理时间为30min

　　3试验

　　3.1仪器与试剂

　　UV-1800紫外可见分光光度计";SW22数字式恒温水浴振荡器;HG63卤素水分烘干仪。

　　65%硫酸由实验室自己配制。

　　天丝G100纤维由兰精公司(奥地利)提供，铜氨纤维由旭化成公司(日本)提供。

　　3.2测试条件

　　超低速扫描。采样间隔：0.1nm，扫描波长范围：200~500nm，狭缝宽度：0.2nm，光源波长转换波长：300nm，吸收池光程：10mm。

　　3.3测试方法

　　将在卤素水分烘干仪上烘干称取好的样品置于150mL磨口锥形瓶中，加入50mL65%硫酸，在70℃恒温水浴振荡30min，然后用冰水混合物迅速冷却至室温，立即测定其紫外—可见吸收光谱。

　　4结果与讨论

　　图1是65%硫酸中浓度均约为6mg/mL的天丝G100和铜氨纤维的紫外—可见吸收光谱的局部放大图，它们均在450nm附近出现一个吸收峰，但吸收峰位置略有差异，且浓度不同时，峰位置也略有变化。这两个吸收峰的吸光度在444nm时相差最大，相差约2倍。本文利用吸光度的差异，根据Lasbeli定理来测定天丝G100/铜氨混合物的混纺比，因此选择的测定波长为444nm。

　　4.2a值的计算

　　为了计算未知二元混合物的混纺比，首先必须测定该混合物的a值。考虑到通常二元混纺产品的混纺比以及方法的局限性，本文设计的二元混合物配比区间为天丝G100/铜氨=15/85~85/15，配制一系列不同配比的天丝G100/铜氨混合物，建立一个训练集，如表2所示。将每个样品用50mL65%硫酸处理，在444nm处测定溶液的吸光度值。根据方程(4)、(5)分别计算出该配比下各自的吸光度，再根据公式(2)计算每个配比下的ai值，见表2。从表2可以看出，计算得到的ai值分布范围较窄，为1.1095~1.2704，其平均值为1.2064，RSD为3.38%。该平均值a即可用于根据方程(3)来计算未知配比的天丝G100/铜氨混合物的混纺比。

　　4.3准确度实验

　　本文采用该方法对已知配比的天丝G100/铜氨二元混合物进行测定，根据计算得到的天丝G100的配比FM与实际配比FJ的差异来判断方法的准确度。

　　分别称取天丝G100纤维和铜氨纤维，设计了一系列不同配比的天丝G100/铜氨混合物。所有样品经50mL65%硫酸处理后，在444nm处测定溶液的吸光度值，结果见表3。根据混合物的总浓度和线性方程(4)、(5)分别计算出此浓度的天丝G100和铜氨纤维的吸光度。利用吸光度值，根据方程(3)计算天丝G100的配比FM。计算FM与真实配比FJ的偏差。从表3的数据可以看出，分析结果与实际配比的偏差范围为-1.67~1.80。根据FZ/T01053-2007《纺织品纤维含量的标识》的规定，纺织品成分分析结果应该在±5%的允差范围内。因此采用分光光度法对已知比例的天丝G/铜氨二组分混合物进行定量分析，实际测量结果的比例误差全部在标准的允差范围内。

　　4.4精密度实验

　　本文采用测定值FM与实际配比值FJ的百分比作为判断方法精密度的依据，为了对方法的精密度进行研究，本文配制了比例分别为30/70、50/50、70/30的天丝G100/铜氨混合物，每个比例的混合物测定9个平行样。实验结果表明，对于三个比例的天丝G100/铜氨混合物，测定值与实际配比值均相差很少，测定值为实际配比值的96.13%~104.73%，其变异系数分别为3.06%、2.39%和1.89%。由此可见，该方法的精密度相当高。

　　5结论

天丝和铜氨纤维外观上极为相似，化学性质也相当接近，目前对这两种纤维的鉴定尚无成熟方法，特别是对天丝/铜氨纤维混合物配比的测定更是一个技术难题。本文利用天丝、铜氨纤维酯化后产生的吸收峰差异，尝试采用紫外—可见吸收光谱法对天丝G100/铜氨混合物进行了测定，建立了一个测定天丝G100/铜氨混合物配比的分光光度法。该方法采用65%硫酸溶解天丝G100、铜氨及天丝G100/铜氨混合物，测定所得溶液的紫外—可见吸收光谱。计算出天丝G100/铜氨混合物的a值。，利用该a值和吸光度值计算未知配比的天丝G100/铜氨混纺产品混纺比，从而解决了天丝G100/铜氨混纺产品的定量分析难题。该方法准确度和精密度满足实验要求，具有实际应用的意义。

 

关键词：分光光度法；美析仪器www.macylab.com；UV-1100;UV-1800