石英砂固體分散劑制樣的裂解氣相色譜法測定滌/毛纖維混紡比列

胡曉燕　孫楊等

摘 要 基于縱型微型爐裂解器的裂解氣相色譜法（PyGC）建立了滌/毛纖維混紡比例的測定方法。以石英砂為固體質量分散劑，將樣品加入其中碾磨成粉末后稱量進樣，在550 ℃的裂解溫度下得到相應的裂解色譜圖，依據各自特征裂解譜圖與釋放氣體分析曲線可識別滌綸與羊毛纖維；選擇滌/毛二元混紡纖維裂解譜圖上滌綸的特征裂解產物——聯苯為定量峰，計算混紡纖維中滌綸的質量百分含量，進而推算出羊毛纖維的含量。樣品和石英砂的最佳配比為0.02 g ∶ 4 g，滌綸質量在0.0256～0.2048 mg范圍內聯苯的線性良好，相關系數R2=0.9952。對不同滌/毛混紡比例的實際樣品進行了測定，相對標準偏差RSD<3% （n=3）； 本法與國標法所得結果的偏差小于5%。結果表明，本方法簡便、準確，適合滌/毛二元混紡纖維混紡比例的質控分析。

關鍵詞 裂解氣相色譜； 釋放氣體分析； 石英砂； 滌綸； 羊毛； 混紡比例

1 引 言

滌綸與羊毛、棉等混紡纖維的分析有助于纖維生產工藝和產品質量的控制，且在貿易、刑偵和考古中也有著重要作用。纖維的鑒別，常見的有顯微鏡法、燃燒法、溶解法等[1]。近年來，電鏡技術、熱分析[2]、紅外光譜[3]、拉曼光譜[4]等在纖維的分析中亦得到廣泛的應用。而對混紡纖維比列的定量主要采用國標的化學溶解法[5]，但該法操作繁瑣、費時，約需8～10 h，且需較大的樣品及試劑量。

裂解氣相色譜法（PyGC）是將高分子物質裂解成氣態的小分子片段從而由載氣帶入氣相色譜分析的方法[6，7]。可直接分析固體樣品，樣品用量少，快速且無需前處理。由于化學與天然纖維的裂解產物不同，如滌綸主要為合成聚合物的裂解產物有苯、苯甲酸、乙烯酯苯甲酸、聯苯等，棉主要為天然纖維素的裂解產物如小分子的醛、酮、醇與糖類等。據此，PyGC已應用于鑒定各類纖維素纖維[8]、羊毛纖維[9，10]、棉與各類合成纖維[11]等。Yang等[12]基于同一質量不同性質纖維裂解產生的揮發性產物總量不同，采用PyGC定量分析滌/棉混紡比例，但該法的重現性不夠好。Cho等[13]采用居里點裂解器的PyGC法測定滌/棉混紡比例，依據滌/棉譜圖上滌綸的裂解產物之一進行了定量測定。但該裂解器溫度不可連續調節，對樣品量及形態要求較高。迄今，采用PyGC法對滌/毛混紡纖維的定量測定鮮見報道，為克服取樣與稱量誤差而采用固體分散劑作為PyGC的樣品前處理技術亦鮮見報道。

本研究采用縱型微型爐裂解器的PyGC法對滌/毛纖維的混紡比例進行定量分析研究。以石英砂為固體質量分散劑制備樣品，利用PyGC/MS鑒定滌/毛混紡纖維中兩者裂解產物的差異，找出滌綸區別于羊毛的特征裂解產物， 通過對該物質的PyGC定量分析，計算出二元混紡纖維中滌綸的質量百分含量，進而推算出羊毛的含量，建立了PyGC對滌/毛混紡纖維比例的快速、準確的定量方法。

2 實驗部分

2.1 儀器及樣品

PY2020 iD縱型微型爐裂解器（日本Frontier Lab.公司），CP 3800氣相色譜儀（美國Varian 公司）， Trace DSQⅡ氣相色譜質譜聯用儀（美國Thermo Fisher 公司），BP211 D 電子天平（德國Sartorius 公司）。

純滌綸、純羊毛樣品及滌/毛混紡樣品均來自浙江省紡織測試研究院。其中滌/毛混紡黑布及灰布的滌綸百分含量分別為69.5%與70.4%，由該院按國家標準GB/T 29102009測得。滌綸含量為30%， 50%， 70%， 90%的自制樣品，是將純滌綸與羊毛樣品按質量比3 ∶ 7， 5 ∶ 5， 7 ∶ 3， 9 ∶ 1混合所得。石英砂（分析純，顆粒度為0.3～0.7 mm（25～50目）， 國藥集團）。

2.2 樣品處理

將滌綸、羊毛樣品和各滌/毛混紡樣品剪成<2 mm的碎片。 分別準確稱取上述樣品碎片各0.02 g，與4.00 g石英砂混合，置于碾缽中碾磨15～20 min，至能過120目篩的均勻粉末，置于玻璃稱量瓶中，待測。

2.3 裂解氣相色譜/質譜測定及條件

稱量微量樣品于惰性化處理的微型不銹鋼樣品杯中。待爐溫到達550 ℃后，將樣品固定于進樣桿并安裝至裂解爐上，約1 min 后，按進樣桿按鈕，同時開始色譜爐的程序升溫。樣品以自由落體形式落入爐心，瞬間高溫裂解，產生的小分子裂解片段由載氣帶入PyGC（/MS）分析，測定裝置同文獻[14]。裂解爐溫度為550 ℃，Interface溫度為300 ℃。

摘 要 基于縱型微型爐裂解器的裂解氣相色譜法（PyGC）建立了滌/毛纖維混紡比例的測定方法。以石英砂為固體質量分散劑，將樣品加入其中碾磨成粉末后稱量進樣，在550 ℃的裂解溫度下得到相應的裂解色譜圖，依據各自特征裂解譜圖與釋放氣體分析曲線可識別滌綸與羊毛纖維；選擇滌/毛二元混紡纖維裂解譜圖上滌綸的特征裂解產物——聯苯為定量峰，計算混紡纖維中滌綸的質量百分含量，進而推算出羊毛纖維的含量。樣品和石英砂的最佳配比為0.02 g ∶ 4 g，滌綸質量在0.0256～0.2048 mg范圍內聯苯的線性良好，相關系數R2=0.9952。對不同滌/毛混紡比例的實際樣品進行了測定，相對標準偏差RSD<3% （n=3）； 本法與國標法所得結果的偏差小于5%。結果表明，本方法簡便、準確，適合滌/毛二元混紡纖維混紡比例的質控分析。

關鍵詞 裂解氣相色譜； 釋放氣體分析； 石英砂； 滌綸； 羊毛； 混紡比例

1 引 言

滌綸與羊毛、棉等混紡纖維的分析有助于纖維生產工藝和產品質量的控制，且在貿易、刑偵和考古中也有著重要作用。纖維的鑒別，常見的有顯微鏡法、燃燒法、溶解法等[1]。近年來，電鏡技術、熱分析[2]、紅外光譜[3]、拉曼光譜[4]等在纖維的分析中亦得到廣泛的應用。而對混紡纖維比列的定量主要采用國標的化學溶解法[5]，但該法操作繁瑣、費時，約需8～10 h，且需較大的樣品及試劑量。

裂解氣相色譜法（PyGC）是將高分子物質裂解成氣態的小分子片段從而由載氣帶入氣相色譜分析的方法[6，7]。可直接分析固體樣品，樣品用量少，快速且無需前處理。由于化學與天然纖維的裂解產物不同，如滌綸主要為合成聚合物的裂解產物有苯、苯甲酸、乙烯酯苯甲酸、聯苯等，棉主要為天然纖維素的裂解產物如小分子的醛、酮、醇與糖類等。據此，PyGC已應用于鑒定各類纖維素纖維[8]、羊毛纖維[9，10]、棉與各類合成纖維[11]等。Yang等[12]基于同一質量不同性質纖維裂解產生的揮發性產物總量不同，采用PyGC定量分析滌/棉混紡比例，但該法的重現性不夠好。Cho等[13]采用居里點裂解器的PyGC法測定滌/棉混紡比例，依據滌/棉譜圖上滌綸的裂解產物之一進行了定量測定。但該裂解器溫度不可連續調節，對樣品量及形態要求較高。迄今，采用PyGC法對滌/毛混紡纖維的定量測定鮮見報道，為克服取樣與稱量誤差而采用固體分散劑作為PyGC的樣品前處理技術亦鮮見報道。

本研究采用縱型微型爐裂解器的PyGC法對滌/毛纖維的混紡比例進行定量分析研究。以石英砂為固體質量分散劑制備樣品，利用PyGC/MS鑒定滌/毛混紡纖維中兩者裂解產物的差異，找出滌綸區別于羊毛的特征裂解產物， 通過對該物質的PyGC定量分析，計算出二元混紡纖維中滌綸的質量百分含量，進而推算出羊毛的含量，建立了PyGC對滌/毛混紡纖維比例的快速、準確的定量方法。

2 實驗部分

2.1 儀器及樣品

PY2020 iD縱型微型爐裂解器（日本Frontier Lab.公司），CP 3800氣相色譜儀（美國Varian 公司）， Trace DSQⅡ氣相色譜質譜聯用儀（美國Thermo Fisher 公司），BP211 D 電子天平（德國Sartorius 公司）。

純滌綸、純羊毛樣品及滌/毛混紡樣品均來自浙江省紡織測試研究院。其中滌/毛混紡黑布及灰布的滌綸百分含量分別為69.5%與70.4%，由該院按國家標準GB/T 29102009測得。滌綸含量為30%， 50%， 70%， 90%的自制樣品，是將純滌綸與羊毛樣品按質量比3 ∶ 7， 5 ∶ 5， 7 ∶ 3， 9 ∶ 1混合所得。石英砂（分析純，顆粒度為0.3～0.7 mm（25～50目）， 國藥集團）。

2.2 樣品處理

將滌綸、羊毛樣品和各滌/毛混紡樣品剪成<2 mm的碎片。 分別準確稱取上述樣品碎片各0.02 g，與4.00 g石英砂混合，置于碾缽中碾磨15～20 min，至能過120目篩的均勻粉末，置于玻璃稱量瓶中，待測。

2.3 裂解氣相色譜/質譜測定及條件

稱量微量樣品于惰性化處理的微型不銹鋼樣品杯中。待爐溫到達550 ℃后，將樣品固定于進樣桿并安裝至裂解爐上，約1 min 后，按進樣桿按鈕，同時開始色譜爐的程序升溫。樣品以自由落體形式落入爐心，瞬間高溫裂解，產生的小分子裂解片段由載氣帶入PyGC（/MS）分析，測定裝置同文獻[14]。裂解爐溫度為550 ℃，Interface溫度為300 ℃。

摘 要 基于縱型微型爐裂解器的裂解氣相色譜法（PyGC）建立了滌/毛纖維混紡比例的測定方法。以石英砂為固體質量分散劑，將樣品加入其中碾磨成粉末后稱量進樣，在550 ℃的裂解溫度下得到相應的裂解色譜圖，依據各自特征裂解譜圖與釋放氣體分析曲線可識別滌綸與羊毛纖維；選擇滌/毛二元混紡纖維裂解譜圖上滌綸的特征裂解產物——聯苯為定量峰，計算混紡纖維中滌綸的質量百分含量，進而推算出羊毛纖維的含量。樣品和石英砂的最佳配比為0.02 g ∶ 4 g，滌綸質量在0.0256～0.2048 mg范圍內聯苯的線性良好，相關系數R2=0.9952。對不同滌/毛混紡比例的實際樣品進行了測定，相對標準偏差RSD<3% （n=3）； 本法與國標法所得結果的偏差小于5%。結果表明，本方法簡便、準確，適合滌/毛二元混紡纖維混紡比例的質控分析。

關鍵詞 裂解氣相色譜； 釋放氣體分析； 石英砂； 滌綸； 羊毛； 混紡比例

1 引 言

滌綸與羊毛、棉等混紡纖維的分析有助于纖維生產工藝和產品質量的控制，且在貿易、刑偵和考古中也有著重要作用。纖維的鑒別，常見的有顯微鏡法、燃燒法、溶解法等[1]。近年來，電鏡技術、熱分析[2]、紅外光譜[3]、拉曼光譜[4]等在纖維的分析中亦得到廣泛的應用。而對混紡纖維比列的定量主要采用國標的化學溶解法[5]，但該法操作繁瑣、費時，約需8～10 h，且需較大的樣品及試劑量。

裂解氣相色譜法（PyGC）是將高分子物質裂解成氣態的小分子片段從而由載氣帶入氣相色譜分析的方法[6，7]。可直接分析固體樣品，樣品用量少，快速且無需前處理。由于化學與天然纖維的裂解產物不同，如滌綸主要為合成聚合物的裂解產物有苯、苯甲酸、乙烯酯苯甲酸、聯苯等，棉主要為天然纖維素的裂解產物如小分子的醛、酮、醇與糖類等。據此，PyGC已應用于鑒定各類纖維素纖維[8]、羊毛纖維[9，10]、棉與各類合成纖維[11]等。Yang等[12]基于同一質量不同性質纖維裂解產生的揮發性產物總量不同，采用PyGC定量分析滌/棉混紡比例，但該法的重現性不夠好。Cho等[13]采用居里點裂解器的PyGC法測定滌/棉混紡比例，依據滌/棉譜圖上滌綸的裂解產物之一進行了定量測定。但該裂解器溫度不可連續調節，對樣品量及形態要求較高。迄今，采用PyGC法對滌/毛混紡纖維的定量測定鮮見報道，為克服取樣與稱量誤差而采用固體分散劑作為PyGC的樣品前處理技術亦鮮見報道。

本研究采用縱型微型爐裂解器的PyGC法對滌/毛纖維的混紡比例進行定量分析研究。以石英砂為固體質量分散劑制備樣品，利用PyGC/MS鑒定滌/毛混紡纖維中兩者裂解產物的差異，找出滌綸區別于羊毛的特征裂解產物， 通過對該物質的PyGC定量分析，計算出二元混紡纖維中滌綸的質量百分含量，進而推算出羊毛的含量，建立了PyGC對滌/毛混紡纖維比例的快速、準確的定量方法。

2 實驗部分

2.1 儀器及樣品

PY2020 iD縱型微型爐裂解器（日本Frontier Lab.公司），CP 3800氣相色譜儀（美國Varian 公司）， Trace DSQⅡ氣相色譜質譜聯用儀（美國Thermo Fisher 公司），BP211 D 電子天平（德國Sartorius 公司）。

純滌綸、純羊毛樣品及滌/毛混紡樣品均來自浙江省紡織測試研究院。其中滌/毛混紡黑布及灰布的滌綸百分含量分別為69.5%與70.4%，由該院按國家標準GB/T 29102009測得。滌綸含量為30%， 50%， 70%， 90%的自制樣品，是將純滌綸與羊毛樣品按質量比3 ∶ 7， 5 ∶ 5， 7 ∶ 3， 9 ∶ 1混合所得。石英砂（分析純，顆粒度為0.3～0.7 mm（25～50目）， 國藥集團）。

2.2 樣品處理

將滌綸、羊毛樣品和各滌/毛混紡樣品剪成<2 mm的碎片。 分別準確稱取上述樣品碎片各0.02 g，與4.00 g石英砂混合，置于碾缽中碾磨15～20 min，至能過120目篩的均勻粉末，置于玻璃稱量瓶中，待測。

2.3 裂解氣相色譜/質譜測定及條件

稱量微量樣品于惰性化處理的微型不銹鋼樣品杯中。待爐溫到達550 ℃后，將樣品固定于進樣桿并安裝至裂解爐上，約1 min 后，按進樣桿按鈕，同時開始色譜爐的程序升溫。樣品以自由落體形式落入爐心，瞬間高溫裂解，產生的小分子裂解片段由載氣帶入PyGC（/MS）分析，測定裝置同文獻[14]。裂解爐溫度為550 ℃，Interface溫度為300 ℃。