聚苯并咪唑纖維與其他纖維混紡織物定量方法的研究

文/鄭少明 連秋燕 江珊珊 李玲 郭光振

1 引言

聚苯并咪唑纖維(英文名稱為Polybenzimidazole fiber，簡稱PBI)是一種高性能纖維，具有耐高溫、阻燃、化學穩定性好等優良特性，有“阻燃之王”的美譽，其在航空航天、軍工國防、消防保護、交通通信、環保凈化等領域應用十分廣泛，尤其在消防領域有著極高的應用價值，由于火場溫度一般能達到400℃以上，所以消防員的防護服是否能耐 400 ℃以上高溫，是決定消防員生命安全的重要條件，而PBI纖維則是國際上廣泛用于消防服的主要纖維之一[1-5]。

目前，國內將PBI纖維用于消防防護服的情況還比較少見，而隨著該纖維的應用日趨廣泛，PBI纖維與其他纖維混紡的相關紡織面料將不斷涌現，雖然國內針對PBI纖維的合成、改性和應用[6-8]已經很多，但關于其定量分析方面相關的檢測方法及標準研究尚未見報道。

本文結合纖維定量的兩個標準GB/T 2910—2009《紡織品 定量化學分析》[9]和FZ/T 01095—2002《紡織品 氨綸產品纖維含量的測試方法》[10]，利用PBI的化學溶解性能[5]，探討了PBI與其他纖維混紡時的定量方法，并得出了不同溶劑或溶液對PBI的修正系數，為PBI的定量分析提供了可靠依據。

2 試驗

2.1 試驗試劑

1mol/L堿性次氯酸鈉、75%硫酸、甲酸/氯化鋅、苯酚/四氯乙烷、80%甲酸、二甲基甲酰胺、80%硫酸、20%鹽酸、丙酮、冰乙酸、二氯甲烷、二甲苯、苯甲醇、二甲基乙酰胺、環己酮（除標注濃度或含量的試劑外，其他試劑均為分析純）。

2.2 試樣

PBI，純纖標準貼襯布（包括羊毛、棉、聚酯纖維、錦綸、腈綸、醋酯纖維），粘纖，氨綸，維綸，三醋酯纖維，聚乳酸纖維，聚丙烯纖維。

2.3 儀器

索氏萃取器；砂芯坩堝、抽濾裝置、干燥器、具塞三角燒瓶；干燥烘箱，能保持溫度為（105±3）℃；分析天平，精度0.0002g；水浴恒溫振蕩器。

2.4 試樣的預處理

將試樣放在索氏萃取器內，用乙醚萃取1h，每小時至少循環6次，待試樣中的乙醚揮發后，把試樣浸入冷水中浸泡1h，再在（65±5）℃的水中浸泡1h，兩種情況下的浴比均為1:100，不斷攪拌溶液、擠干、抽濾以去除試樣中多余的水分[5]。

2.5 質量修正系數的確定

參照GB/T 2910—2009《紡織品 定量化學分析》、FZ/T 01095—2002《紡織品 氨綸產品纖維含量的測試方法》所規定的試驗條件對PBI進行溶解試驗，每種試驗條件下備10個樣品進行重復試驗，根據式（1）分別求出其質量修正系數，取其平均值。

式中，di——PBI纖維在第i種試劑中的質量修正系數；

m0——PBI纖維的干燥質量，g；

mi——PBI纖維在第i種試劑中處理后的干燥質量，g。

PBI在不同溶劑或溶液中的質量修正系數見表1。

表1 PBI的質量修正系數

2.6 定量化學分析方法確定

由于PBI纖維具有優良的化學穩定性能，在各種常見溶劑或溶液中均不溶或部分溶解[5]，參考GB/T 2910—2009《紡織品 定量化學分析》、FZ/T 01095—2002《紡織品氨綸產品纖維含量的測試方法》中不同纖維混紡時所使用的定量方法，當PBI纖維與蛋白質纖維、纖維素纖維、再生纖維素纖維、聚酯纖維、錦綸、腈綸、氨綸、維綸、醋酯纖維、三醋酯纖維、聚乳酸纖維、聚丙烯纖維混紡時，可選擇合適的溶劑或溶液溶解對應的纖維，剩余PBI纖維，由此可初步確定PBI與其他纖維混紡產品的定量分析方法，具體方法見表2。

表2 PBI與其他纖維混紡產品的定量分析方法

2.7 定量分析方法的驗證

以50/50的凈干質量混紡比分別對PBI與其他纖維進行混合，其中蛋白質纖維、天然纖維素纖維和再生纖維素纖維分別選取羊毛、棉和粘纖作為代表，對表2中的試驗方法進行驗證試驗，每種樣品均由兩名試驗人員分別進行平行試驗，結果取凈干質量百分比。驗證試驗結果見表3。

表3 定量分析方法驗證試驗結果

從表3試驗數據可以看出，針對不同的混紡樣品，根據表2選擇相應的試驗方法進行溶解試驗，再結合表1給出的質量修正系數，即可得到相應的試驗結果，不同試驗人員的試驗結果誤差在1%以內，穩定性良好，符合GB/T 2910—2009《紡織品 定量化學分析》的要求。

3 結論

本文通過試驗得出了PBI在不同溶劑或溶液中的質量修正系數，研究了PBI與其他纖維混紡時的定量分析方法，并選取代表纖維驗證了試驗方法，所得結果準確可靠，測試結果誤差范圍符合標準要求，可用于PBI與其他纖維混紡產品的定量分析。