甲醇/氫氧化鈉法對羊毛/絲混紡產(chǎn)品化學(xué)定量分析的研究

羊毛/絲混紡的產(chǎn)品不僅有優(yōu)良的抗皺性和保暖性，其手感也很順滑，穿著很舒適，在生活中很受廣大消費(fèi)者的喜愛。所以在日常檢驗(yàn)工作中是比較常見的。羊毛和絲都屬于天然的蛋白質(zhì)纖維，化學(xué)性質(zhì)非常相似。但是其本質(zhì)不同，在化學(xué)組成、組織結(jié)構(gòu)以及理化性能方面都有明顯的差異，利用兩種纖維的溶解性，即能定量測定兩種纖維的含量。常用的定量化學(xué)分析方法主要有GB/T 2910.18—2009第19章75%硫酸法[1]、甲酸/氯化鋅法[2]。但在兩種方法試驗(yàn)中，它的溶解和操作時間都比較長。經(jīng)查閱大量資料，作者發(fā)現(xiàn)甲醇/氫氧化鈉溶液對羊毛和絲在不同溫度下溶解性能不同的特性，且溶解過程中用時較短。最終選用了甲醇/氫氧化鈉溶液作為試劑，在溫度70℃和振蕩10min的條件下對羊毛/絲混紡產(chǎn)品進(jìn)行定量化學(xué)分析[3]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 羊毛和絲的溶解性能

本次試驗(yàn)選用甲醇/氫氧化鈉溶液作為試劑，在幾個常用的溫度條件下對羊毛和絲進(jìn)行其溶解性能的試驗(yàn)。結(jié)果見表1。

表1 羊毛/絲在甲醇/氫氧化鈉溶液中的溶解性能

1.2 試驗(yàn)原理

取已知干重及混紡比例的羊毛/絲混紡樣品，在（70±2）℃條件下，在甲醇/氫氧化鈉溶液中振蕩（10±1）min，抽濾，沖洗，將剩余的絲纖維烘干稱重，從而計(jì)算出羊毛纖維和絲纖維的凈干含量。為了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在計(jì)算時需要乘以一個質(zhì)量修正系數(shù)。

1.3 試劑

石油醚；保險粉；甲醇/氫氧化鈉溶液：90g無水氫氧化鈉緩慢加入到1L無水甲醇中。

1.4 儀器設(shè)備

恒溫烘箱（105±5）℃、干燥器、分析天平（精確度0.0001g）、索氏萃取器、恒溫水浴振蕩器0～100℃、真空抽濾裝置、具塞三角燒杯、玻璃砂芯坩堝、鑷子。

1.5 樣品的制備

1.5.1 樣品

樣品選用羊毛標(biāo)準(zhǔn)貼襯、絲標(biāo)準(zhǔn)貼襯。

1.5.2 預(yù)處理

根據(jù)GB/T 2910.18中的要求對樣品進(jìn)行一個預(yù)處理，在索氏萃取器中用石油醚萃取1h，每小時循環(huán)6～8次，在通風(fēng)柜內(nèi)讓石油醚揮發(fā)完后，把試樣浸泡在65℃的水中1h，再讓試樣浸泡在冷水中1h，不間斷攪拌，最后抽濾、烘干備用。

1.5.3 樣品準(zhǔn)備

把預(yù)處理好的樣品拆散成紗線，放入稱量瓶中在恒溫烘箱內(nèi)烘干至恒重，轉(zhuǎn)入干燥器內(nèi)冷卻后稱重。

1.5.4 試驗(yàn)方法

將準(zhǔn)備好的樣品放入三角燒瓶中，每克樣品加入100mL預(yù)熱至70℃的甲醇/氫氧化鈉溶液，充分振蕩使試樣完全浸濕，在70℃下振蕩10min，并每3min搖動一次。用砂芯坩堝過濾三角燒瓶中的殘留物，用70℃的甲醇/氫氧化鈉溶液再清洗一遍，再用溫水清洗，最后用水清洗，抽濾，烘干，稱重。

2 結(jié)果分析

2.1 計(jì)算公式

2.1.1 絲d值的計(jì)算

絲纖維在甲醇/氫氧化鈉溶液中去除羊毛纖維后的質(zhì)量修正系數(shù)按公式（1）計(jì)算：

式中：m0——溶解前試樣干重，g；m1——剩余試樣干重，g。

2.1.2 混合試樣凈干含量百分率的計(jì)算

式中：P1——絲的凈干含量百分率，%；P2——羊毛的凈干含量百分率，%；m0——溶解前試樣干重，g；m1——剩余試樣干重，g；d——不溶解纖維在試驗(yàn)預(yù)處理時的質(zhì)量修正系數(shù)。

2.2 試驗(yàn)條件的確定

2.2.1 試驗(yàn)時間的確定

設(shè)定時間為5min、8min、10min、12min、15min作為考察時間，在預(yù)處理好的樣品中隨機(jī)取1g左右的羊毛纖維，按設(shè)定好的時間進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果見表2。

由表2可看出，羊毛纖維在70℃、5min條件下的甲醇/氫氧化鈉溶液中溶解時，羊毛纖維部分溶解，且伴有少量纖維糊狀；當(dāng)羊毛纖維在70℃、8min條件下時，羊毛纖維溶解，呈黏糊狀；當(dāng)溶解時間至10 min及以后時，羊毛纖維完全溶解。

2.2.2 試驗(yàn)溫度的確定

選取溫度為55℃、60℃、65℃、70℃、75℃作為考察溫度，在預(yù)處理好的樣品中隨機(jī)取1g左右的羊毛纖維，分別在設(shè)定好的溫度條件下溶解10min。結(jié)果見表3。

由表3 可看出，羊毛纖維在55℃、10min條件下的甲醇/氫氧化鈉溶液中溶解時，羊毛纖維部分溶解，且伴有少量纖維糊狀；當(dāng)羊毛纖維在60℃、10min條件下時，羊毛纖維溶解，呈黏糊狀；當(dāng)溶解溫度至70℃及以后時，羊毛纖維完全溶解。

2.2.3 絲質(zhì)量修正系數(shù)的確定

將準(zhǔn)備好的試樣在甲醇/氫氧化鈉法的試驗(yàn)條件（70℃、10min）下進(jìn)行測試，結(jié)果見表4。

表4中試驗(yàn)測得絲的質(zhì)量修正系數(shù)為d=1.0469。

2.2.4 絲準(zhǔn)確性的驗(yàn)證

在甲醇/氫氧化鈉法的試驗(yàn)條件（70℃、10min）下進(jìn)行測試，根據(jù)以上的質(zhì)量修正系數(shù)d值（d=1.0469），按公式（2）計(jì)算出絲的凈干含量，測試結(jié)果見表5。

2.3 注意事項(xiàng)

2.3.1 影響因素

因?yàn)樯鲜鲈囼?yàn)中選用的是標(biāo)準(zhǔn)貼襯，而日常檢驗(yàn)中，很多試驗(yàn)樣品都是被染成不同顏色的羊毛/絲混紡產(chǎn)品，不同的染料和顏色給日常的檢驗(yàn)工作帶來了一定的困難。特別是深色產(chǎn)品，需要褪色處理后再進(jìn)行試驗(yàn)。

2.3.2 褪色處理

褪色方法：隨機(jī)將黑色、深紅色、深藍(lán)色、深紫色、深灰色等深顏色的樣品加入到裝有70g/L保險粉的溶液中（充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆瘢?0℃水浴鍋中振蕩15min。按該褪色方法，再分別測出羊毛和絲褪色中的質(zhì)量修正系數(shù)，見表6。

表2 70 ℃條件下，羊毛在甲醇/氫氧化鈉溶液中不同溶解時間的試驗(yàn)結(jié)果

表3 10 min條件下甲醇/氫氧化鈉不同溫度的試驗(yàn)結(jié)果

表4 絲質(zhì)量修正系數(shù)d值的測試結(jié)果

2.4 甲醇/氫氧化鈉法與75℃硫酸法和甲酸/氯化鋅法的比較

2.4.1 測試過程方面

75℃硫酸法：在溶解過程中溶液呈黏稠狀，給抽濾清洗帶來一定的難度，且整個試驗(yàn)過程時間較長，至少需要2h。甲酸/氯化鋅法：整個試驗(yàn)過程用時至少需要23min。時間相比75℃硫酸法快了很多。甲醇/氫氧化鈉法，其試驗(yàn)過程是3種方法中時間最短的，在日常檢驗(yàn)中遇到大批量檢測時，能節(jié)省更多時間，工作效率更高。

2.4.2d值方面

75%硫酸法d值=0.985，甲酸/氯化鋅法d值=0.9982，甲醇/氫氧化鈉法d值=1.0469。

2.4.3 試劑安全性

75%硫酸屬于強(qiáng)酸，且具有較強(qiáng)的腐蝕性和氧化性，常溫下不易揮發(fā)，對人體有危害。

甲酸/氯化性有較強(qiáng)的腐蝕性、毒性且易揮發(fā)，長期接觸對人體的皮膚和呼吸道有一定的損傷，有刺激性氣味，對人體危害大；甲醇/氫氧化鈉具有腐蝕性、毒性且有一定的可燃性，對人體危害大。在安全性方面，3種方法對測試人員的危害都比較大，故在試驗(yàn)操作時務(wù)必應(yīng)采取完善的保護(hù)措施。

表5 驗(yàn)證絲準(zhǔn)確性的測試結(jié)果

表6 羊毛/絲褪色質(zhì)量修正系數(shù)

3 結(jié)論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果表明，甲醇/氫氧化鈉溶液在溫度（70±2）℃和振蕩（10±1）min的條件下對羊毛/絲混紡產(chǎn)品進(jìn)行定量分析是可行的。

3.2 用甲醇/氫氧化鈉法定量檢測羊毛/絲混紡織物含量的試驗(yàn)誤差在標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，絲的d值為1.0469。

3.3 對于結(jié)果的準(zhǔn)確性，從d值來看，甲酸/氯化鋅的d值最接近1，誤差最小。但是在測試流程上，甲醇/氫氧化鈉法時間更短，效率更高。