（纺织工程专业论文）几种新型纺织纤维鉴别试验方法的研究.pdf

摘要 近年来，为了适应市场的需求，国际纺织行业已开发出多种新型纤维及其制 品，目前发展较快的主要有l y o c e l l 纤维、聚乳酸纤维、蛋白纤维、竹纤维及甲 壳素纤维等新型纤维。新型纤维的开发和使用极大地提高了各类纺织品的附加 值，目前国内外尚无统一的对新型纤维进行定性、定量分析的方法标准，如何判 别产品所用纤维是否是新型纺织纤维，其含量具体为多少等问题成为一些贸易双 方争议的焦点，严重扰乱了市场。为了指导企业生产，规范市场秩序，有必要对 各种新型纤维的鉴别方法进行研究。 本课题在简单介绍了l y o c e l l 纤维、聚乳酸纤维、大豆蛋白纤维、牛奶蛋白 纤维、竹纤维及甲壳素类纤维这六种新型纤维的发展现状、性能特点及其应用的 基础上，运用显微镜法、燃烧法、熔点法、药品着色法、含氯含氮呈色反应法、 溶解法、红外吸收光谱法、木质素含量分析法等试验方法，对以上六种新型纤维 进行综合性鉴别。新型纤维的鉴别方法试验采用多种方法进行互补，从每一个细 微的差异上寻求突破的原则。试验还采取了比对试验的方法，将新型纤维和与之 类似的普通纤维进行对比，加以区别，从而更快更好地鉴别未知的新型纤维。 课题对收集到的1 0 种新型纤维如：l y o c e l l 纤维、聚乳酸纤维、大豆蛋白 纤维、牛奶蛋白纤维、竹纤维及甲壳素类纤维进行大量鉴别试验，总结了这些新 型纤维的性能特征和适用的定性鉴别方法，为下一步新型纤维的定量检测和相关 标准的制定奠定了基础。 关键词：l y o c e l l 纤维，聚乳酸纤维，大豆蛋白纤维，牛奶蛋白纤维，竹纤维， 甲壳素纤维，定性鉴别 a b s t r a c t r e c e n t l y ，t h ei n t e r n a t i o n a lt e x t i l ei n d u s t r yh a v es u c c e s s i v e l yd e v e l o p e dav a r i e t v o fn e wt e x t i l ef i b e r sa n dt e x t i l ep r o d u c t st oa d a p tt om a r k e td e m a n d ，t h e r ea r e m a i n l v t h en e w t y p ef i b e r sl y o c e l lf i b e r ，p o l y l a c t i ca c i df i b e r ，s o y b e a np r o t e i nf i b e r ，m i l k p r o t e i nf i b e r ，b a m b o of i b e ra n dc h i t i nf i b e r ，w h i c hr a p i d l yd e v e l o pa n dh a v eb r o a d p r o s p e c t s t h ed e v e l o p m e n ta n du s eo fn e w t y p ef i b e rh a sg r e a t l yi n c r e a s e dt h ea d d e d v a l u eo fa l lk i n d so ft e x t i l ep r o d u c t s a tp r e s e n t ，t h e r ei sn oa nu n i f i e dm e t h o da n d s t a n d a r do fq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sf o r t h en e w t y p ef i b e ri nd o m e s t i ca n d o v e r s e a s h o wt od i s t i n g u i s hw h e t h e rt h ep r o d u c ti sm a d eo fn e w t y p ef i b e r ，h o w m u c h1 st h ee x a c tc o n t e n to fn e w t y p ef i b e ra n de t c t h o s ep r o b l e m sh a v eb e c o m et h e f o c u s e da r g u m e n tb e t w e e nb o t ht r a d ep a r t i e sa n ds e v e r e l yd i s t u r b e dt h em a r k e t i n o r d e rt og u i d et h ep r o d u c t i o no ft h ee n t e r p r i s e ，s t a n d a r d i z et h em a r k e to r d e r ，i ti s n e c e s s a r yt or e s e a r c hh o wt oi d e n t i f yt h en e w t y p ef i b e r s 1 1 1 率p a p e rg i v e sab r i e f l yi n t r o d u c t i o no ft h ed e v e l o p m e n t ，p e r f o r m a n c ea n d a p p l i c a t i o no ft h es i xn e wf i b e r ss u c ha sl y o c e l lf i b e r ，p o l y l a c t i ca c i df i b e r ，s o y b e a n p r o t e i nf i b e r ，m i l kp r o t e i nf i b e r ，b a m b o of i b e ra n dc h i t i nf i b e r ，a n dt h e ni n t r o d u c e s m i c r o s c o p eo b s e r v a t i o nm e t h o d ，c o m b u s t i o n m e t h o d ，m e l t i n gp o i n tm e t h o d ，m e d i c i n e c o l o r i n gm e t h o d ，s h o w c o l o r sr e a c t i o nm e t h o do fc h l o r i n ea n dn i t r o g e n ，d i s s o l v e d m e t h o d ，i n f r a r e da b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r ym e t h o d ，l i g n i nc o n t e n ta n a l y s i sm e t h o da n d o t h e rt e s tm e t h o d st oi d e n t i f yt h ea b o v e m e n t i o n e ds i xn e wi n t e g r a t e df i b e r s t h et e s t e x p e r i m e n t su s eav a r i e t yo fm e t h o d st o i d e n t i f ye a c ho t h e r ，a n ds e e kt h e b r e a k t h r o u g hf r o me v e r ym i n o rd i f f e r e n c e t oi d e n t i f ya nu n k n o w nn e wt y p ef i b e r f a s t e ra n db e t t e r ，i tt a k e sc o n t r a s te x p e r i m e n tt oc o m p a r e t h en e w t y p ef i b e rt og e n e r a l f i b e ra n dd i s t i n g u i s ht h e m i tu s e st h ei d e n t i f i c a t i o nm e t h o dt om a k ea l a r g en u m b e ro fe x p e r i m e n t sa n d a n a l y s i s ，a n dt h e ns u m m a r i z e st h eb e s tm e t h o do f q u a l i t a t i v ei d e n t i f i c a t i o nf o r t h es i x n e w t y p e sf i b e r so fl o y c e l lf i b e r ，p o l y l a c t i ca c i df i b e r ，s o y b e a np r o t e i nf i b e r ，m i l k p r o t e i nf i b e r ，b a m b o of i b e ra n dc h i t i nf i b e r ，a n di tl a y saf o u n d m i o nf o rt h ef u r t h e r q u a n t i t a t i v et e s t i n ga n dm a k i n go fr e l m i v ec r i t e r i ao ft h en e wt y p ef i b e r s k e y w o r d s ：l y o c e l l ，p o l y l a c t i ca c i df i b e r ，s o y b e a np r o t e i nf i b e r ，m i l kp r o t e i n f i b e r ，b a m b o of i b e r ，c h i t i nf i b e r ，q u a l i t a t i v ei d e n t i f i c a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特另, j j n 以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼王些太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 学位做作者虢王为签字眺垆弓月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丞洼王些盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：王南 答_ - * - e lg q ：中月乡日 导师签 签字日期： 弓日 学位论文的主要创新点 一、给出了l y o c e l l 纤维、聚乳酸纤维、大豆蛋白纤维、牛奶蛋白纤维、竹纤维 及甲壳素纤维最佳的定性鉴别方法。 二、对竹纤维采用了非常规的检测方法木质素含量分析法，并对其鉴别方 法的参数进行了正交试验设计，最终确定了最优的试验方案，并用此法将 竹原纤维与苎麻、竹浆纤维与粘胶区别开。 第一章前言 第一章前言 随着科学技术的不断发展，我国化纤工业也迅速发展，纺织纤维也由原来的 普通天然纤维、化学纤维、合成纤维发展成为高性能纤维、高功能纤维和高感性 纤维。再加上各种化纤的纯、混纺和交织物的r 益增多，在生产、科研、贸易中 经常会遇到纤维定性鉴别的问题，传统的鉴别方法已不能满足要求，因此对新型 纺织纤维鉴别方法进行研究就具有十分重要的意义。 1 1 新型纤维概述 随着纺织生产技术水平的不断提高，人们对纺织品穿着舒适、安全的要求也 越来越高，纺织行业已相继开发出了多种新型纺织纤维及其纺织产品，并受到了 消费者的青睐。特别是l y o c e l l 纤维、聚乳酸纤维、大豆蛋白纤维、牛奶蛋白纤维、 竹纤维以及甲壳素纤维这六种新型纺织纤维发展势头很大，而且纤维的生产技术 相对来说也比较成熟、应用广泛，但是对这六种新型纤维的鉴别还没有统一的标 准，本课题就针对它们的鉴别试验进行研究确定出其定性鉴别的最佳方法，以更 好的生产和选择它们。首先，有必要对这六种新型纤维有相应的认识。 1 1 1甲壳素类纤维 甲壳素( c h i t i n ) 是由虾、蟹、昆虫的外壳及菌类、藻类的细胞壁中提炼出的 一种天然生物高聚物，天然直链状氨基多糖，又称甲壳质、几丁质。壳聚糖 ( c h i t o s a n ) 是甲壳质经浓碱处理后脱去乙酰基的产物。其结构式见图1 - 1 ： c h ，o h ci t _ 0 h n h c o c h 叩先囊 h n h 竟繁瓣 e h 、0 l 纠 o h 耋 缚袭 图1 - 1甲壳素、壳聚糖和纤维素的结构式 前人已经对甲壳素类纤维做了大量的研究，近年来，研究其性能及开发应用 的居多。如汪多仁于2 0 0 3 年发表了甲壳素和壳聚糖纤维的开发与应用，他在文章 天津工业大学硕士学位论文 中介绍了甲壳素和壳聚糖纤维的发展历史，以及甲壳素纤维的制备方法和开发及 应用近况。甲壳素纤维降解性能好，在酶的作用下，能分解成低分子物质，其制 品用于一般的有机组织均能被生物降解。由于甲壳素的氨基与羟基具有很高的亲 水性，所以甲壳素纤维具有优良的吸湿和保湿功能。吴东来于2 0 0 4 年在甲壳素 纤维的开发与应用一文中介绍了甲壳素、壳聚糖的结构性能，可采用湿纺工艺法 制取甲壳素纤维，并利用甲壳素纤维制成纯纺、混纺纱线用于医用材料、针织面 料和成衣等。此外还有很大一部分人从事着甲壳素纤维的混纺纱纺纱工艺和其抗 菌性能的研究，郭建红等人于2 0 0 3 年写了甲壳素纤维与棉纤维混纺纱的开发一 文，文中就甲壳素纤维与棉混纺纱的工艺和其制品具有的抗菌保健功能做了详细 的分析。接着王维亚于2 0 0 5 年发表了棉甲壳素纤维混纺抗菌针织纱的开发，阐述 了利用粘胶基甲壳素纤维与棉纤维混纺，开发生产抗菌针织纱，探讨了纺纱工艺 和关键技术，同时也对混纺纱的抗菌性能进行了测试和分析，测试结果表明了粘 胶基甲壳素纤维与棉纤维混纺纱对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有很强的抑制作 用。甲壳素纤维与棉混纺的织物服用性能优良，柔软滑爽，对人体无刺激性，具 有抗菌除臭的功能，在保健服饰应用开发方面有着广阔的发展前景。 然而，对于甲壳素类纤维的鉴别研究却很少，有些不法分子会以普通纤维冒 充，这样就制约了其开发与应用。其中刘常威，周衡书等于2 0 0 2 年在甲壳素纤维 鉴别一文中简单介绍了用燃烧法、显微镜法、溶解法、药品着色法、密度法和红 外光谱吸收法鉴别甲壳素纤维时，纤维呈现的特征特性，为更准确、方便地鉴别 甲壳素纤维提供了依据，对于研究、应用甲壳素纤维也有一定的指导意义。张洪 玲等人于2 0 0 3 年发表的甲壳胺纤维的鉴别中，介绍了用燃烧法、溶解法、药品着 色法、电镜法和红外吸收光谱法鉴别甲壳胺纤维时，纤维呈现的特征，找到了一 种简单的方法来鉴别甲壳胺纤维，主要采用的是观察在着色剂碘碘化钾和z h w 溶液中甲壳胺纤维的颜色变化来鉴飘，但这种方法存在着一定的局限性，因为纤 维的染色状态要受到染色时间，试剂浓度，纤维本身的颜色差异等多种因素的影 响，而且配方相同的着色剂厂家不同，最后纤维的着色情况也会存在不同程度的 差异，此外，纤维的颜色也不易辨认，在纤维鉴别中应该用更直观和准确的方法 鉴别纤维。 1 1 2 l y o c e l l 纤维 l y o c e l l 纤维是以针叶树为主的木浆为原料，利用“溶剂纺丝法”生产出来的 新型再生纤维素纤维。l y o c e l l 纤维是一种新型的纤维素纤维，通过将纤维素直 接溶解在有机溶剂n 一甲基吗啉n - 氧化物( n m m o ) 和水的混合溶剂中进行特殊纺 丝制得的。 第一章前言 目前，对于l y o c c u 纤维的各方面研究都很多，其中对其结构与性能的研究居 多。楼利琴于2 0 0 3 年在l y o c e l l 纤维性能测试一文中对4 种l y o c e l l 纤维的物理机械 性能和化学性能进行了测试，并对其测试结果进行了分析对比，结果表明， l y o c e l l 纤维具有优良的理化性能，用该纤维织成的织物，产品性能也很优良。 在2 0 0 2 年，杨美华、杨东洁在l y o c e l l 纤维结构与性能的关系这篇文章中介绍了 l y o c e l l 纤维的性能、特点，分析了纤维结构与性能之间的关系，探讨了l y o c e l l 纤维原纤化的产生机理及利害关系，并对影响原纤化的因素和消除原纤化的途径 进行了讨论，认为采用纤维素酶是降低l y o c e l l 纤维原纤化的有效途径。梁高勇、 张建春于1 9 9 9 年在l y o c e l l 短纤维聚集态结构的测试研究一文中指出l y o c e l l 纤维 由纤维素分子链构成。l y o c e l l 纤维的截面为圆形，结构均匀，结晶度和取向度均 比普通粘胶纤维高很多，经试验还测得l y o c e l l 短纤维和粘胶短纤维的比表面积分 别为0 3 5 9 4 m 2 g 矛d o 4 1 1 5 m 2 g ( 纤维纤度为1 7 d t e x ) ，从而进一步说明l y o c e l l 纤维 比粘胶短纤内部结构更紧密，缝隙孔洞更少晗3 。这些结构特点对于l y o c e l l 纤维的 鉴别提供了一定的理论依据。 l y o c e l l 纤维集天然纤维和合成纤维的优点子一身，它不仅具有所有纤维素纤 维的优异特性，如吸湿性好、透气、舒适，手感和悬垂性好、光泽微妙，而且还 具有合成纤维的强度高、可纺性能好等优点。此外，l y o c e l l 纤维具有绿色环保性 能，可生物降解，不会对环境造成污染。l y o c e l l 纤维及其产品的应用前景很广泛， 不仅可用于纺织服装行业，还可作为过滤材料、无纺布、薄膜等应用于其他领域。 既然它的应用如此广泛，那对于其定性鉴别的研究就显得至关重要，在研究一种 纤维之前首先要能鉴别出这种纤维与其他纤维的不同，从而更好的研究和开发 它。杜文琴于2 0 0 3 年在l y o c e l l 纤维特性及其鉴别一文中分析了l y o c e l l 纤维的性质 及其产品特性，并阐述l y o c e l l 纤维的鉴别方法，文章只是列举了采用燃烧法、显 微镜观察法和化学试剂溶解法时l y o c e l l 纤维呈现的特征，并没有对l y o c e u 纤维的 定性鉴别方法进行全面的研究，研究的方法也相对较少。在2 0 0 6 年，李俊海、刘 莉等发表了莱赛尔聚酯纤维混纺产品纤维含量定量化学分析方法，文章中根据 莱赛尔纤维的特性，探讨了莱赛尔聚酯纤维混纺产品纤维含量定量化学分析方 法。 1 1 3 竹纤维 绿色纤维是当今全球服装面料发展的一大趋势，目前，国内外研究开发竹纤 维正在兴起。2 0 世纪8 0 年代初，杨之礼等专家就提出“多年生的竹、芦苇及一 年生的麦秆、甘蔗渣、玉米秆、棉秆等，可用作制造粘胶纤维的原料。”可是没 有启动利用竹料开发竹纤维。2 0 世纪末，日本三信整热工业株式会社( s a n s h i n 天津工业大学硕士学位论文 t h e r m a li n s u l a t i o nc o m p a n ya n da s kc o r p r a t i o n ) 开发了一种竹纤维提取系统。 1 9 9 8 年，日本的t o y op r e s s 公司开发了一种可有效地将竹子分裂成纤维的系统， 生产的竹纤维可替代玻璃纤维用于纤维增强整形材料，d e s h p a n d ea p 介绍了一 种可以提取竹纤维的化学机械联合加工工艺系统，该系统结合传统的压模工艺和 辗模工艺，提取的竹纤维可以用于各向同性的复合材料的加工。还有一种从竹子 中提取竹纤维的新方法( s t r e a ne x p l o s i o nm e t h o d ) ，可制得外形类似于棉纤维， 称为b a m b o of i b e rc o t t o n ( b f c ) 的纤维，其直径仅为1 0 3 0 # m ，而且纤维表 面的木质素几乎已完全去除旧1 。 目前，纺织用竹纤维按照加工方法不同，主要有竹原纤维和竹浆纤维两种。 1 竹原纤维 竹原纤维又称天然竹纤维。竹原纤维是将天然的竹材，采用机械、物理方法 和生物技术去除竹子中的木质素、多戊糖、竹粉、果胶等杂质，从竹材中直接分 离出来的纤维。此类方法无任何化学过程，因此竹原纤维是真正的绿色环保纤维。 2 竹浆纤维 竹浆纤维又称再生竹纤维、竹浆粘胶纤维、竹材粘胶纤维，较多的报道中称 竹纤维，这与竹原纤维容易混淆。竹浆纤维是以速生竹材为原料，经过人工催化、 提纯，采用水解碱法及多段漂白等多道化学与物理技术制成竹浆粕，再经粘胶纺 丝工艺加工成纤维。 近年来，关于竹纤维的研究报道屡见不鲜，无论是结构还是纺纱工艺方面。 邢金香在竹纤维性能及其与普通粘胶纤维的比较一文中对竹纤维性能做了阐述， 并将其与粘胶纤维性能、由其织成的织物与普通粘胶织物加以比较，对更好地开 发利用竹纤维和粘胶纤维及织物起到了指导作用。孔繁今、韩丽于0 8 年在竹原纤 维与竹浆纤维的形态结构及理化性能文章中对竹原纤维与竹浆纤维形态结构及 理化性能方面进行了综述，给竹纤维的鉴别提供了依据，但文献中也同时指出了 由于竹原纤维与麻类纤维、竹浆纤维与粘胶纤维的形态结构和理化性质近似，纤 维的鉴别和定量工作难度仍然很大。周衡书对竹纤维纺纱与织造性能作了深入的 研究，分析竹纤维的结构性能及其纺纱与织造工艺要点，指出竹纤维具有较好的 纺纱和织造性能，竹纤维产品有很好的市场前景和发展空间。 竹纤维具有良好的吸湿、透气性、悬垂性、染色性和生物降解性，纤维光泽 亮丽。此外，竹纤维还具有较好的天然抗菌、防臭、防蛀和防紫外线的功能，鉴 于竹纤维的良好性能，竹纤维可以纯纺也可与棉、麻、丝、涤纶等纤维混纺，充 分发挥各自的特点，可实现性能互补，制成不同风格和性能的纺织品，同时也可 满足人们崇尚自然、重视环保的心理需要，开发竹纤维具有广阔的市场前景。 此外，对于竹纤维鉴别的试验方法，也有一些人作了相关研究。宋德武、顾 第一章前言 宇鹭于0 5 年发表的天竹纤维的性能及其鉴别方法一文中列出了天竹纤维的质量 指标和基本性质，对其较好的吸湿、透气性，天然的抗菌、抑菌和防紫外线性， 较好的染色均匀性，较强的耐热性和可生物降解性等特性作了详细阐述，展示了 天竹纤维和普通粘胶纤维的截面形态图片，介绍了多组分再生纤维素纤维的系统 鉴别、定性鉴别、定量鉴别等鉴别方法。石红、邰文峰等于0 7 年在竹原纤维和亚 麻纤维鉴别分析方法的研究中指出竹原纤维和亚麻纤维理化性质极其相似，常规 方法中难以找到合适的鉴别方法，他们采用了纤维投影法、密度法、溶解法、傅 立叶红外法等多种方法分析研究，利用红外光谱仪测其光谱图，经多次测量完成 竹原纤维的标准红外光谱图，利用此光谱图可以定性鉴别亚麻和竹原纤维。但是， 一些研究指出竹原纤维与苎麻纤维、竹浆纤维与粘胶纤维的结构性能很相似，难 以鉴别： 1 1 4 聚乳酸纤维 聚乳酸( p l a ) 纤维就是由聚乳酸或者由谷物或甜菜中的天然糖类得到的聚乳 酸酯制成的合成纤维，它是重要的环保型纤维。最早研究聚乳酸纤维的是日本钟 纺公司，2 0 世纪8 0 年代末，日本岛津制作所与钟纺公司合作进一步开发聚乳酸纤 维新品种，分别于1 9 9 4 年、1 9 9 8 年开发出商品名为l a c t r o n 的纤维和由此种纤维开 发的系列产品，并于1 9 9 9 年正式展示由l a c t r o n 纤维制成的各种服饰；1 9 9 7 年美国 化学公d o w p o l y m e r s 与c a r g i l l 合作，生产聚乳酸树脂和聚乳酸纤维，商品名为 “n a t u r ew o r k s ”；2 0 0 0 年日本尤尼吉卡公司利用c d p 公司的聚乳酸通过熔融纺 丝技术纺制了聚乳酸纤维、薄膜和纺粘非织造布，其商品名为“t e r r a m a c ”；不 久，法国f i b e r w e b 公司利用t e r r a m a c 生产出商品名为“d e p o s a ”的非织造布；2 0 0 2 年美国杜邦( d u p o n t ) 公司暑i g e n e n c o r 公司联合开发聚乳酸，并生产出一种新型 纤维“s o r o n a ；在国内，研制聚乳酸纤维的有东华大学、华南理工大学等。东 华大学承担的中国石油化工股份有限公司的项目“聚乳酸的合成方法及纤维制备 工艺”已通过技术鉴定h 1 。 近几年，聚乳酸的发展势头很大，从事其研究的也很多，很多人研究了它的 发展过程、现状、性能以及产品的开发和利用等等。魏小娅于0 3 年在玉米纤维的 研究进展一文中综述了玉米纤维的发展史及研究和发展玉米纤维在我国的重大 意义，通过研究玉米纤维概况、技术路线和性能，认为玉米纤维是一种新型的可 持续发展的绿色环保纤维，可以从聚合与成型等方面进行系统研究和技术攻关。 邵敬党于0 5 年发表的聚乳酸( e t a ) 纤维的研究与开发利用中介绍了聚乳酸( p l ) 纤维的基本情况、种类、性能、合成及应用，指出了其应用及开发前景，认为国内 有人将聚乳酸纤维称为“玉米纤维”不十分恰当，日本有人将其称为“谷物纤维 天津工业大学硕士学位论文 比较好，并应注重以甜菜、黑麦等农作物为原料生产聚乳酸纤维的研究，注意聚 乳酸纤维生产过程的“环保”问题，努力降低聚乳酸纤维的成本，使其能早日成 为大众的消费热点。同年，赵博对玉米纤维的特点及其产品开发进行了研究，文 献中介绍了玉米聚乳酸纤维的结构、性能特点、发展现状及生产过程，指出该纤 维具有优良的物理机械性能，在纺织业中将有广阔的发展前景。 对于聚乳酸纤维鉴别方法的研究相对于其它新型纤维比较成熟。任春华、连 大英等于0 6 年发表了聚乳酸纤维定性鉴别方法一文，文章中介绍了聚乳酸燃烧、 显微镜观察及红外光谱等实验，研究了p l a 纤维的化学物理特性，提出了p l a 纤维的定性鉴别方法，为p l a 原料及其产品的成分鉴别提供检验依据。杨理、 蒋艳凤于0 5 年在聚乳酸纤维与聚酯纤维的鉴别的文章中阐述了聚乳酸纤维及面 料的特性及鉴别聚乳酸纤维与聚酯纤维的意义，并着重分析了燃烧法及显微镜法 鉴别两类纤维的可行性，采用显微镜法比较可行。 聚乳酸纤维具有优良的纤维特性，与天然纤维混纺后，织物有良好的悬垂性， 优良的光泽、手感和舒适性能；同时，它拥有良好的毛细效应，与棉纤维混纺， 则能制成吸湿快干织物；由于其耐热性好，聚乳酸纤维可制成长丝、短纤维、单 丝和非织造布等产品。聚乳酸纤维除用于纺织领域外，还更多的用于工业、农业 和卫生医疗等产业上。由于聚乳酸纤维原料来源丰富，废弃物可完全生物降解， 在提倡环保的社会具有非常广阔的发展前景。 1 1 5 大豆蛋白纤维 大豆蛋白纤维是以出油后的大豆废粕为原料，运用生物工程技术，将豆粕中 的球蛋白提纯，并通过助剂、生物酶的作用，使提纯的球蛋白改变空间结构，再 添加羟基和氨基等高聚物，配制成一定浓度的蛋白纺丝液，用湿法纺丝工艺纺成。 大豆蛋白纤维是聚乙烯醇和大豆蛋白的双组分共混纤维，其化学组成按公开 专利介绍，大豆蛋白质含2 0 - - 5 5 ，聚乙烯醇和其它成分为4 5 - - - 8 0 哺3 。 从2 0 0 0 年我国试纺大豆蛋白纤维成功，并在国际上首次成功地进行了工业化 生产之后，国内外对于大豆蛋白纤维的研究报道就络绎不绝。有研究它性能、结 构的，有研究它纺纱织造工艺的，当然研究其鉴别的也有，但是不多。杨斌、王 爱兵等于0 3 年发表文章简要的叙述了大豆蛋白纤维的性能和发展。同年谢光银、 沈兰萍等在三元大豆蛋白纤维织物的开发及性能测试一文中，阐述了如何开发了 由3 种不同原料组合成经纱系统的三元大豆蛋白纤维织物，并对其进行了常规性 能测试，获得了开发大豆蛋白纤维织物时，在组织结构选择、经纱原料及原料组 合选择上的依据。同时，也有很多人致力于大豆蛋白纤维结构的研究。姜言、姜 丽等于0 5 年发表了大豆蛋白质纤维的结构研究等一系列文献，研究其共混结构、 第一章前言 结构与性能及其聚集态结构等，接着杨庆斌、于伟东等于0 6 年发表了大豆蛋白复 合纤维内部结构的研究一文，通过红外光谱和x 衍射等方法，对大豆蛋白复合纤 维和相关的蛋白质纤维的内部结构进行了分析和比较，结论是：大豆蛋白复合纤 维有较高的结晶指数和较低的取向度，大豆蛋白复合纤维与维纶纤维的显微红 外光谱图基本相同，说明大豆蛋白复合纤维与维纶纤维的化学成分及结合键的形 式基本相同，大豆蛋白复合纤维的蛋白质成分较低。以上的结构研究都给其定性 的鉴别提供了一定的理论依据。 目前，对于大豆蛋白纤维的鉴别研究定性鉴别的相对较少，而定量鉴别的研 究相对较多。2 0 0 1 年，王其、冯勋伟在大豆纤维鉴别一文中介绍了用显微镜观察 法、燃烧法、溶解法、药品着色法、密度法和红外光谱吸收法鉴别大豆纤维时， 纤维呈现的特征特性。陈长松、陈红娟于0 3 年写的大豆蛋白纤维性能及其织物混 纺比的分析中详细介绍了大豆蛋白纤维的性能，研究了大豆蛋白纤维的各项定 性、定量分析特征，提出关于选取鉴别大豆蛋白纤维用化学药剂，以及鉴别工艺 条件优化的原则。0 6 年，王善萍、杨世滨等发表了大豆蛋白纤维的性能及其在混 纺产品中的含量分析，介绍了大豆蛋白纤维的性能，并利用物化性能测定了在其 混纺产品中的含量，认为采用次氯酸钠检测方法操作简便，数据稳定。 由于大豆蛋白纤维外层基本上是蛋白质，与人体皮肤亲和性好，且含有多种 人体所必须的氨基酸，具有良好的保健作用。大豆蛋白纤维弹力伸长高，富有光 泽，耐酸耐碱性能好，吸湿导湿性优良，织物手感柔软、光滑，具有良好的吸湿 透气性，真丝般的光泽，抗皱性优于真丝，尺寸稳定性好。目前，大豆蛋白纤维 主要应用在内衣和睡衣、衬衫用面料以及一些混纺面料的开发上，以改善最终产 品的舒适性能。而大豆蛋白纤维的原料豆粕在我国资源十分丰富，废弃物可回收 利用、不会对环境造成污染等，因而大豆蛋白纤维可称为新世纪的“绿色纤维”。 1 1 6 牛奶蛋白纤维 牛奶蛋白纤维就是将液态牛奶去水、脱脂、利用接枝共聚技术将蛋白质分子 与高分子制成牛奶浆液，再经湿纺新工艺处理而成，使其形成一种在结构中含有 牛奶蛋白质氨基酸大分子的线型高分子。 牛奶蛋白纤维的制造技术，早在2 0 世纪9 0 年代首先由日本规模性地研制开 发。1 9 9 5 年，经过上海正家牛奶丝服饰有限公司的科技工作人员的多年攻关，终 于在国内率先研制、开发出“正家牌牛奶丝及其系列服饰产品，又经过四年多 钻研，牛奶丝生产技术已日趋成熟，国产牛奶纤维的主要物理和化学性能指标均 已达到和接近日本同类产品的水平。 最近几年，很多人都致力于牛奶蛋白纤维性能、开发应用的研究。在2 0 0 1 天津丁业人学硕+ 学位论文 年，杨建慧就在牛奶纤维一2 1 世纪的生态纤维材料中介绍了牛奶纤维的性能、开 发现状及广阔的发展前景。0 5 年，赵博在牛奶纤维的性能及其开发应用中讨论了 牛奶纤维的生产过程和制备特点，分析了牛奶纤维的性能、产品开发和应用，指 出了牛奶再生蛋白质纤维具有的优良性能和广阔的产品应用前景。0 6 年，官爱华、 张健飞发表的牛奶蛋白纤维物理性能的测试分析中对牛奶蛋白纤维的基本物理 性能进行了测试分析，同时对其机械和吸湿等性能与其他纤维进行了比较，指出 牛奶蛋白纤维具有良好的机械性能和吸湿性能，但弹性回复性较差，静电现象严 重，应在纺纱过程中注意。储云、陈峰等在牛奶纤维的发展与应用一文中阐述了 牛奶纤维的发展历史、实际应用情况以及未来的发展。 牛奶蛋白纤维的强度比棉、丝高，特别是吸湿后仍保持很高的强度，其防霉、 防蛀性能比羊毛好，还有天然的抑菌功能。所含的蛋白质与皮肤的亲肤性强，且 含有多种人体所必须的氨基酸，具有良好的保健作用。牛奶蛋白纤维可以与棉、 毛、丝等天然纤维或化学纤维混纺，用它加工的面料具有良好的透气、透湿性、 悬垂性、延伸性和尺寸稳定性h 1 。牛奶蛋白纤维不仅可做内衣，还可加工轻盈的 外装，甚至和人体皮肤接触较多的服饰产品，如床上用品、女性专用品等。牛奶 蛋白纤维是目前纺织界前卫的高科技纺织纤维，开发牛奶蛋白服饰品也是顺应国 际纺织产业绿色环保的发展趋势。 1 2 课题研究的现状 杜文琴采用燃烧法、显微镜观察法和化学试剂溶解法对l y o c e l l 纤维进行了鉴 别试验，并通过溶解不同含量的混纺纤维对l y o c e l l 纤维进行了定量分析；潘葵的 研究方法与试验样品与杜文琴是相同的，只是在溶解试验中增加了溶解试剂的种 类；李俊海、刘莉等人的研究则侧重于对不同批次的l y o c e l l 聚酯纤维进行溶解 试验，并通过对不确定度的分析证实定量分析方法切实可行；专家和学者对于大 豆纤维的鉴别做了很多的研究，试验方法囊括了显微镜观察法、燃烧法、溶解法、 药品着色法、密度法、红外光谱吸收法等许多纤维鉴别的方法；由于l y o c e l l 纤维 和粘胶纤维的外观风格和燃烧特征均相近，用简单的手感目测法及燃烧法无法鉴 别两类材料，因此杨乐芳于2 0 0 3 年通过观察纤维的纵面形态、横面形态及进行纤 维结晶度、机械性能的测试成功将两类纤维进行了区分鉴别。 目前对于聚乳酸纤维、牛奶蛋白纤维的鉴别研究则大多停留在定性研究上。 任春华、周玮琪等建议依次按照燃烧法、显微镜观察法、溶解三种方法对聚乳酸 纤维进行试验；胡玉群、徐秀娟等则侧重采用红外光谱吸收法鉴别纤维，并与特 征和聚乳酸纤维很相近的涤纶纤维进行了对比研究；姬凤丽等采用氯化锌碘试 第一章前言 剂处理牛奶蛋白纤维，通过对处理后的纤维物理性能的改变来对纤维进行定性分 析，该方法准确有效，并能成功将腈纶基牛奶蛋白纤维、维纶基牛奶蛋白纤维和 腈纶、维纶区分开来；吴为民于2 0 0 7 年也对牛奶蛋白纤维的定性检测方法进行了 探讨，其中包括切片纤维镜观察法、燃烧法以及碱溶法。 对甲壳素纤维的鉴别研究是目前比较成熟，包括定性分析和定量分析两大方 向，试验方法有燃烧法、显微镜法、溶解法、药品着色法、密度法、红外光谱吸 收法等等，对于研究甲壳素纤维有着重要的指导意义，但是研究中没有把甲壳素 类纤维进行分类，因为甲壳素类纤维分为甲壳素和壳聚糖纤维，应分开讨论。 对于竹浆纤维、竹原纤维鉴别的研究也有不少，但是，对于竹原纤维与苎麻 纤维、竹浆纤维与粘胶纤维的鉴别目前还没有较好的方法。 由此可见对于新型纤维的鉴别方法是多种多样的，新型纤维的种类也很多， 前人的研究都有着一定的突破，在本课题中会予以借鉴，但是总结以上研究不难 看出还是存在着一些不足，比如原料上存在新型纤维之间没有比较的遗憾，试验 方法上对于目前最先进的红外光谱吸收法的研究较少等等，因此本课题中除了对 新型纤维进行定性的分析外，还对各种新型纤维的各项特征进行了横向的比较， 并对红外光谱吸收法进行了深入研究，证实了虽然该方法有其不可取代的先进 性，但对于鉴别新型纤维来说还是存在一定的局限性，也就是说存在着光谱相近 的纤维用红外光谱法是区别不出来的，传统方法有其存在的理由。 1 3 课题研究的目的、意义和内容 1 3 1 研究的目的、意义 近年来，随着纺织工业的飞速发展和人们消费水平的不断提高，以新型功能 性纤维、绿色纤维为代表的一批新型纺织纤维不断涌现。从1 9 9 0 年至今的十多年 间，相继有莱赛尔( l y o c e l l ) 、甲壳素、大豆蛋白、牛奶蛋白、聚乳酸、竹纤维等 多种新型纤维问世。这些新型纺织纤维的出现，不仅为纺织纤维大家族增添了新 成员，而且由于它们的性能独特，生产工艺先进，在短短的几年时间，产品迅速 风靡全国乃至全球，成为纺织行业新的经济增长点。 然而，随着新型纤维纺织品国际国内市场的不断升温，对新型纤维的鉴别试 验方法研究已经跟不上纤维发展的脚步，主要存在的问题有： 1 对于新型纤维鉴别试验方法的研究包括的样品种类少，例如甲壳素类纤 维，它包括甲壳素和壳聚糖纤维，牛奶蛋白纤维包括腈纶基和维纶基的牛奶蛋白 纤维，都需要分开讨论，而目前对于壳聚糖纤维和维纶基牛奶蛋白纤维的定性鉴 别研究很少，基本上没有。 天津工业大学硕士学位论文 2 对于竹纤维来说，由于竹原纤维与苎麻纤维、竹浆纤维与粘胶纤维的各种 物理化学性能都很相似，目前关于它们的鉴别还没有较好的方法。 3 采用的试验方法较少，没有系统的归纳出新型纤维定性鉴别的具体方案。 4 目前国内外尚无对新型纤维进行定性定量分析的方法标准，如何判别产品 所用纤维是否是新型纺织纤维，其含量具体为多少等问题成为一些贸易双方争议 的焦点，而一些不法商家也趁机借新型纤维之名进行商业欺诈，如以普通粘胶冒 充竹纤维、以腈纶冒充牛奶蛋白纤维、以苎麻冒充竹原纤维等等，严重扰乱了市 场。 因此，本课题针对以上问题对几种常用的新型纺织纤维鉴别的试验方法进行 了深入研究，为以后相关新型纺织纤维定性鉴别标准的建立和定量分析做基础， 推出纺织新型纤维鉴别方法标准，为新产品的研发和贸易往来提供必要的技术支 持，无疑能够提高新型纤维产品的信誉度，推动我国纺织行业的发展，与此同时 也使得质量监督有据可依，保证新型纤维纺织品稳定健康向前发展。 1 3 2 研究的内容 ( 1 ) 调研、收集资料和实物样品 内容包括：国内外现有新型纺织纤维生产商的名称、纤维种类、生产规模及 实物样品；国内外有关新型纺织纤维理化性能及定性定量方法研究的最新进展情 况和研究文献、资料及刊物等；国内外有关新型纺织纤维的产品标准、贸易合同 中涉及到的关键技术指标。 ( 2 ) 试验研究 本试验的研究对象是新型的纺织纤维莱赛尔( l y o c e l l ) 、甲壳素类纤维、 大豆蛋白纤维、牛奶蛋白纤维、竹纤维和聚乳酸纤维6 类。根据纤维在不同鉴别 方法中的外观形态特征、理化性能，借助常规的分析仪器和现代大型理化分析仪 器，在大量试验的基础上从各个方面对纤维进行较为全面系统的研究，确定以上 6 类新型纤维最佳的定性鉴别方法。 第二章试验的准各 2 1 试样 2 1 1 试样的选取 第二章试验的准备 近年来，新型纺织纤维种类日益繁多，不可能把每种纤维都作为试验对象， 因此从众多的新型纤维中挑选了发展较快、应用较广泛的甲壳素类纤维( 包括甲 壳素纤维和壳聚糖纤维) 、聚乳酸纤维、大豆蛋白纤维( 1 号和2 号，生产厂家 不同) 、牛奶蛋白纤维( 包括腈纶基和维纶基的) 、竹原纤维、竹浆纤维、莱赛尔 纤维共1 0 个样品，对其鉴别试验的方法进行研究。 表2 - 1 试验用纤维的信息 纤维规格 纤维名称提供纤维厂家 细度长度 甲壳素纤维1 5 d 3 8 r a m 青岛亿利中兴进出口有公司 壳聚糖纤维 1 5 d3 8 m m 天津中盛生物t 程有限公司 聚乳酸纤维1 5 d 3 8 r a m 江阴东丽新型纺织原料有限公司 1 号大豆蛋白纤维1 5 d3 8 r a m江阴东丽新型纺织原料有限公司 新 型 2 号大豆蛋白纤维1 5 d3 8 m m常熟市江河天绒丝纤维自限公司 纤 腈纶基牛奶蛋白纤维1 5 d3 8 r a m山两恒天纺织新纤维科技有限公司 维 维纶基牛奶蛋白纤维2 2 d5 6 m m 黑龙江嫩江华强纺织有限公司 竹原纤维6 d9 5 r a m苏州市圣竹家用纺织品有限公司 竹浆纤维 1 6 5 d3 8 r a m 青岛亿利中兴进出口有限公司 莱赛尔纤维1 4 d3 8 m m江阴东丽新型纺织原料有限公司 棉1 5 d2 8 m m青岛亿利中兴进出口有限公司 腈纶 1 5 d3 8 m m 青岛亿利中兴进 ju 有限公司 普 通 锦纶1 4 d3 8 m m青岛亿利中兴进 ju 有限公司 纤 维纶1 4 d3 5 m m i n 川维尼纶厂 维 苎麻5 7 d7 0 r a m 南京金海芦麻纺织肓限公司 普通粘胶1 5 6 d3 8 r a m青岛亿利中兴进出口有限公司 注：在对新型纤维进行鉴别的同时，必须对和其类似的纤维作对比，因此又从普 天津t 业大学硕士学位论文 通纤维中选取了性能和其类似的纤维用来做对比试验。 2 1 2 试样的预处理 当试样上附着的整理剂、涂层、染料等物质可能掩盖纤维的特征，干扰鉴别 结果的准确性时，应选择适当的溶剂和方法将其除去，但要求这种处理方法和所 使用的溶剂不得损伤纤维或使纤维的性质有任何改变。 2 2 试验方法的选取 在确定新型纤维的鉴别试验方法之前，首先要了解纺织纤维的鉴别方法，根 据其优缺点来确定最终试验的测试方法。纺织纤维鉴别的方法很多，主要分为物 理鉴别方法和化学鉴别方法。 一、物理鉴别法 就是利用纺织纤维的形态特征、物理性能来鉴别纤维。 1 感官鉴别法 这是物理鉴别方法中最简单的一种方法。它是通过人的感觉器官，如手摸、 眼看、鼻闻等对纺织纤维进行直观的判定。 2 显微镜法 它是用显微镜观察纤维的纵向和横截面形态，并根据其截面特征鉴别纤维的 一种方法。这种方法很直观，但采用此法鉴别纤维时，要求熟悉各类纤维的纵向 和横截面形态特征，才能准确鉴别纤维。 3 熔点法 该法主要用于鉴别合成纤维。它是根据合成纤维的熔解特性，在熔点仪或附 有测温装置的显微镜下观察纤维熔融时的温度来测定纤维的熔点，从而达到区别 纤维品种的目的。 4 红外吸收光谱法 由于组成纤维的各种化学基团都有自己特定的红外吸收带位置，红外吸收光 谱法就是利用纤维具有“指纹特点”的原理，将测得的未知纤维的红外谱图与已知 纤维的红外谱图进行比较，根据其主要基团吸收谱带的图形，准确地确定纤维的 类别。 5 双折射率法 这是利用不同纤维双折射率的差别来鉴别纤维的方法。由于纤维具有双折射 性质，利用偏振光显微镜可分别测得平面偏光振动方向的平行于纤维长轴方向的 折射率和垂直于纤维长轴方向的折