振蕩時(shí)間對紡織品pH值測定的影響

寧雨童，倪冰選，朱國權(quán)

(中紡協(xié)東莞檢驗(yàn)技術(shù)服務(wù)有限公司，廣東 東莞 523000)

pH值是指溶液中氫離子的濃度，及溶液中氫離子的總數(shù)與總物質(zhì)的量的比。一般情況下，人體皮膚表面呈微酸性，當(dāng)紡織品的pH值處于弱酸或弱堿性之間，能抑制病菌的入侵。若紡織品pH值與人體皮膚表面相差過大，則會對皮膚產(chǎn)生刺激，造成皮膚過敏、瘙癢、皮炎等皮膚疾病[1]。目前對于pH值的測定主要是基于玻璃電極法的原理，即以玻璃電極為指示電極，飽和甘汞電極為參比電極，插入溶液中組成原電池。在25 ℃時(shí)，單位pH值標(biāo)度相當(dāng)于59.1 mV電動勢的變化值，在儀器上直接以pH值讀數(shù)的形式顯示。

我國的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 18401-2010《國家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》將pH值作為基本檢驗(yàn)指標(biāo)，規(guī)定A類紡織產(chǎn)品(嬰幼兒用品)pH值范圍為4.0～7.5，B類紡織產(chǎn)品(直接接觸皮膚紡織品)pH值范圍為4.0～8.5，C類紡織產(chǎn)品(非直接接觸皮膚紡織品)pH值范圍為4.0～9.0。因此，研究分析紡織品中的pH值測試的影響因素具有重要實(shí)際意義。

目前，關(guān)于紡織品中pH值影響因素的研究有很多，大多集中在萃取溫度、萃取介質(zhì)等因素對pH值測定影響的探討上。關(guān)于萃取溫度對pH值測定的影響，有些研究者通過數(shù)據(jù)比較和理論推斷，證明萃取溫度對pH值測試結(jié)果的影響可忽略不計(jì)[2]；有些研究者認(rèn)為只有在20～30 ℃內(nèi)時(shí)可忽略萃取溫度變化對pH值測定的影響[3]；而有些研究者又通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)萃取溫度對pH值有顯著影響[4-9]，且隨著萃取溫度的升高，對pH值測定的影響越大[4]，尤其是對偏堿性樣品[6-7]。關(guān)于萃取介質(zhì)對pH值測定的影響，有些研究者認(rèn)為萃取介質(zhì)對pH值影響較大，與三級水相比，用KCl溶液作萃取介質(zhì)的穩(wěn)定性更好[10-12]，而有些則認(rèn)為影響不大[13-14]。

關(guān)于振蕩時(shí)間對pH值測定的影響研究較少。張英寧等[15]9曾對不同面料的pH值受振蕩時(shí)間的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)振蕩時(shí)間對面料薄且結(jié)構(gòu)散的織物影響不大，而對面料厚結(jié)構(gòu)緊密的織物影響較大，但是其沒有得出明確的指出關(guān)于振蕩時(shí)間對pH值測量結(jié)果影響的結(jié)論，樣品量較少，且未對酸性、堿性、中性樣品進(jìn)行分類測試研究。

在其他因素保持不變的情況下，增大樣品數(shù)量，改變樣品振蕩時(shí)間，分析探究了振蕩時(shí)間對偏酸性、近中性、偏堿性紡織品pH值的影響，以期達(dá)到縮短試驗(yàn)時(shí)間的目的。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試樣

按 GB/T 7573-2009 標(biāo)準(zhǔn)的測試值，選取偏酸性紡織品試樣10份，編號為1-1#～1-10#；近中性紡織品試樣10份，編號為2-1#～2-10#；以及偏堿性紡織品試樣10份，編號為3-1#～3-10#。

1.2 儀器

儀器主要包括振HY-6型大容量振蕩器(溫州方圓儀器有限公司，往復(fù)式振蕩速率至少60次/min)；BSA223S型電子天平(賽多利斯儀器(上海)有限公司，精確到0.001 g)；PB-10型pH計(jì)(賽多利斯儀器(上海)有限公司，精確到0.01)；實(shí)驗(yàn)室玻璃器皿：具塞三角燒瓶，燒杯，容量瓶，量筒。

1.3 試劑

試劑主要包括：

(1)去離子水；(2)0.1 mol/L氯化鉀溶液：稱取32.75 g氯化鉀，去離子水溶解后定容至5 L；(3) pH緩沖溶液：鄰苯二甲酸氫鉀溶液(25 ℃，pH值4.01)，混合磷酸鹽溶液(25 ℃，pH值6.86)，四硼酸鈉溶液(25 ℃，pH值9.18)。

1.4 試驗(yàn)步驟

將樣品剪成5 mm×5 mm的碎片，分別稱取2.00±0.05 g上述樣品于具塞三角燒瓶中，加入100 mL氯化鉀溶液，蓋上瓶塞，充分振搖，使樣品完全潤濕，將燒瓶置于振蕩器(振蕩頻率60 次/min)上振蕩一定時(shí)間，萃取液過濾后于pH計(jì)上測定pH值，并記錄數(shù)據(jù)。

研究內(nèi)容：通過采用不同振蕩時(shí)間(0.5、1、1.25、1.5、1.75、2 h)進(jìn)行試驗(yàn)，分析振蕩時(shí)間對測試結(jié)果的影響，。

2 結(jié)果與分析

2.1 測試結(jié)果

偏酸性、近中性以及偏堿性樣品在試驗(yàn)溫度25 ℃時(shí)，不同振蕩時(shí)間的pH值分別如表1至表3所示。

表1 偏酸性樣品在不同振蕩時(shí)間的pH值

表2 近中性樣品在不同振蕩時(shí)間的pH值

表3 偏堿性樣品在不同振蕩時(shí)間的pH值

2.2 t檢驗(yàn)法分析

對試驗(yàn)結(jié)果采用t檢驗(yàn)法進(jìn)行分析。t檢驗(yàn)主要用于測量數(shù)據(jù)較少，總體標(biāo)準(zhǔn)偏差σ未知的正態(tài)分布?？傮w標(biāo)準(zhǔn)偏差σ未知時(shí)，樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差s來表示測量數(shù)據(jù)的分散情況，這樣就會引起正態(tài)分布的偏離，t檢驗(yàn)法就是來檢驗(yàn)這種偏離是否明顯。因此可以用t檢驗(yàn)法來比較測試結(jié)果的平均值與試樣標(biāo)準(zhǔn)值之間是否存在顯著性差異，若t值大于t的臨界值tα,f(可通過查表獲得),則認(rèn)為存在顯著性差異，反之則不存在顯著性差異。

t檢驗(yàn)法即：

在分析過程中，一般選用置信度為95%為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，即顯著性水平為5%[16]。

表4 偏酸性樣品的t值

表5 近中性樣品的t值

表6 偏堿性樣品的t值

2.3 分析討論

查表可知，t0.05,4=2.78[16]。由表4和表6中可知，樣品的t值均小于t0.05,4，即偏酸性樣品和偏堿性樣品測試結(jié)果的平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之間不存在顯著性差異。而由表5可知，大部分近中性樣品的t值小于t0.05,4，由此說明大部分近中性樣品測試結(jié)果的平均值與標(biāo)準(zhǔn)值不存在顯著性差異。

將偏酸性與近中性樣品的測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值μ作比較，得出偏差值的絕對值范圍分別為0～0.09，0～0.19，均小于0.2，在標(biāo)準(zhǔn)方法GB/T 7573-2009允許的誤差范圍內(nèi)，由此表明偏酸性與近中性樣品pH值與標(biāo)準(zhǔn)值差異不大。對于偏堿性樣品，其測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值μ比較后的偏差值如表7所示，發(fā)現(xiàn)振蕩時(shí)間在1.25～1.75之間時(shí)，其偏差值范圍為0～0.19，均小于0.2，而振蕩時(shí)間0.5 h和1.0 h時(shí)，出現(xiàn)偏差值大于0.2的情況，這可能是因?yàn)檎袷帟r(shí)間在0.5 h和1.0 h時(shí)，振蕩時(shí)間較短，樣品中的氫離子未萃取完全。

由表2和表3可知，總體上近中性和偏堿性樣品pH值會隨著振蕩時(shí)間的增長而稍有增大；而由表1可知，總體上偏酸性樣品的pH值又會隨著振蕩時(shí)間的增長而稍有減小，這可能是由于振蕩時(shí)間增長，萃取出的離子有所增加，進(jìn)而引起pH值的變化。

表7 偏堿性樣品pH值與標(biāo)準(zhǔn)值μ的偏差值

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)并進(jìn)行分析探討，可以得到結(jié)論：

(1)總體上振蕩時(shí)間的增大會引起偏堿性和近中性樣品的pH值稍有增大，偏酸性樣品的pH值又稍有降低。

(2)采用t檢驗(yàn)法對測定數(shù)據(jù)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)偏堿性和近中性樣品的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值沒有顯著性差異，大部分偏酸性樣品的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值沒有顯著性差異，

(3)將樣品測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值(振蕩2 h時(shí)樣品pH值)比較，發(fā)現(xiàn)偏酸性及近中性樣品的偏差值均在誤差范圍內(nèi)。對于偏堿性樣品，只有樣品振蕩時(shí)間為1.25～1.75 h時(shí)，偏差值小于誤差范圍。因此建議可以適當(dāng)縮短pH值的振蕩時(shí)間為1.25 h，這樣可以縮短試驗(yàn)時(shí)間，提高效率。