文/何粟華 宋星光 劉龍輝 劉敏燕
人們的著裝理念,隨著技術(shù)進(jìn)步和國際交流的擴(kuò)大,逐漸從結(jié)實耐穿向舒適、時尚個性轉(zhuǎn)變,同時對于養(yǎng)生、環(huán)??沙掷m(xù)的重視程度也日益提升。在服裝面料開發(fā)探索的過程中,麥飯石作為一種自古以來研究許久的養(yǎng)生材料為人們青睞。麥飯石是一種含有幾十種礦物質(zhì)元素的藥物礦石,在環(huán)保保健的功能性纖維開發(fā)過程中,經(jīng)過特殊工藝處理,可使得麥飯石中的微量元素都帶有正電荷中心,容易吸附和結(jié)合在纖維素大分子上,最終得到功能持久牢固的麥飯石改性纖維素纖維[1-2]。
除了提供人體所需的微量元素,麥飯石改性纖維還具有吸附、發(fā)射遠(yuǎn)紅外線、防靜電以及保健等實用功能。由于改性添加量較少,麥飯石改性纖維并不會醋纖化嚴(yán)重,發(fā)生影響纖維本身特性的情況[3]。本研究選取的麥飯石改性粘纖(以下稱為麥飯石粘纖),仍然保留了粘纖能與各種棉麻及其他合成纖維任意比例混紡的性質(zhì)。事實上,現(xiàn)在市面上已經(jīng)有了一定規(guī)模的麥飯石粘纖與其他纖維混紡的面料。
21世紀(jì)越來越多的人把目光集中在麥飯石粘纖的初始模量、耐磨性、織法上,開發(fā)的面料也越來越多,但對于麥飯石粘纖的定量卻少有提及,這不利于定量試驗中標(biāo)準(zhǔn)的選擇,也不能為市場規(guī)范的建立提供參考。本文選擇綿羊毛/麥飯石粘纖(30/70)作為研究對象,根據(jù)粘纖和羊毛本身的溶解特性,參考試驗操作通則,選擇了1mol/L次氯酸鈉、75%硫酸、59.5%硫酸以及濃鹽酸4種方法進(jìn)行試驗,比較分析標(biāo)準(zhǔn)值和試驗結(jié)果,結(jié)合考慮試驗中的其他因素,最終確定濃鹽酸法在綿羊毛/麥飯石粘纖定量過程中的優(yōu)越性。
1mol/L次氯酸鈉、稀乙酸、75%硫酸、稀氨水、59.5%硫酸、35%濃鹽酸。
高低溫水浴振蕩器,快速烘箱,砂芯坩堝,干燥器(帶變色硅膠),通風(fēng)櫥,分析天平(精度:0.0001g),具塞三角燒瓶(250 mL),CU-纖維細(xì)度儀,抽濾裝置,生物顯微鏡。
本次試驗樣品為白色紗線,綿羊毛/麥飯石粘纖比例為30/70,其中麥飯石粘纖由天津市維斯克科技發(fā)展有限公司生產(chǎn),若有試驗需要,按標(biāo)準(zhǔn)記錄的前處理方法進(jìn)行前處理。
表1為試驗方法及涉及的標(biāo)準(zhǔn)、原理,試驗過程嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和表1的操作進(jìn)行。
表1 幾種試驗方法及對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、原理
各種方法試驗得到的剩余的綿羊毛含量結(jié)果如表2所示。
表2 幾種方法試驗結(jié)果
從表1首先可以很明確地看出,59.5%硫酸法對于本次試驗是不適用的。這是因為纖維素纖維是由葡萄糖組成的大分子進(jìn)一步構(gòu)成的纖維素組成。硫酸法使纖維素纖維在酸性環(huán)境下完全水解生成葡萄糖,最終溶解纖維素纖維,但59.5%硫酸法的酸性比較低,雖然能溶解纖維素纖維表面的纖維素,但是水解后的物質(zhì)容易包裹在纖維表面,反應(yīng)試劑無法進(jìn)入纖維內(nèi)部將剩余的纖維素纖維溶解,在抽濾洗滌的過程中還可能堵塞坩堝,因而出現(xiàn)了試驗結(jié)果偏離標(biāo)準(zhǔn)值,并且?guī)捉M數(shù)據(jù)間也不平行的現(xiàn)象,這種方法沒有適用性,需要從提高硫酸濃度或者反應(yīng)溫度著手改進(jìn)。
其他方法中,濃鹽酸法結(jié)果最為穩(wěn)定,一系列試驗結(jié)果數(shù)據(jù)最大與最小相差沒有超過1%,最終計算得到綿羊毛的修正系數(shù)為0.96。而同樣是強(qiáng)酸性環(huán)境,75%硫酸法的數(shù)據(jù)則有出現(xiàn)結(jié)果相差接近2%的情形。說明兩種方法均能很好地溶解麥飯石粘纖,然而75%硫酸比較黏稠,酸度較大,且在75%硫酸中所需的反應(yīng)時間較長,綿羊毛的鱗片-角朊蛋白[7]與酸發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致綿羊毛鱗片受損,如圖1所示綿羊毛表面的鱗片已經(jīng)被磨平。另一方面,綿羊毛在強(qiáng)酸性環(huán)境中還容易吸酸,如果中和得不徹底,在烘干過程中還有可能發(fā)生纖維被燒焦情況,導(dǎo)致質(zhì)量發(fā)生偏差。
圖1 酸性環(huán)境下受損的綿羊毛
1mol/L次氯酸鈉法是最常用的動物蛋白定量方法,這種方法能很好地溶解各類動物蛋白纖維,但在本研究中存在的問題是,長時間在堿性條件下,麥飯石粘纖等纖維素也容易受損。事實上,烘干的麥飯石粘纖盡管在質(zhì)量和顯微鏡形態(tài)上沒有特別明顯的異常,其抗拉強(qiáng)度已經(jīng)大大降低。試驗數(shù)據(jù)表明,這種損傷程度不會使結(jié)果偏離太嚴(yán)重(<2%),這種方法也是可行的。其次,次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑,對于顏色較深的樣品,還需要綜合考慮是否需要前處理。經(jīng)過數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)換,這種方法所得的綿羊毛的修正系數(shù)為0.976。
從以上試驗可以看出,除了59.5%硫酸法,對于綿羊毛/麥飯石粘纖混紡樣品,使用1mol/L次氯酸鈉、75%硫酸以及濃鹽酸均能實現(xiàn)定量分析,3種方法所得的綿羊毛修正系數(shù)相差不大,數(shù)據(jù)基本能達(dá)到試驗通則要求的誤差,可用于基本檢驗工作。
在定量過程中需要注意:
(1)1mol/L次氯酸鈉法運(yùn)用廣泛,運(yùn)用于動物蛋白纖維與其他纖維素纖維混紡織物中。這種方法在一些深色樣品中需要前處理。另外,如果樣品中含有醋纖或者三醋,由于這兩種纖維在次氯酸鈉中也會明顯損傷,需要先以手工拆分法或者其他試劑將其去除。
(2)75%硫酸法也是比較通用的方法,尤其適用在同時含桑蠶絲、綿羊毛及其他可被75%硫酸溶解的纖維織物。這種方法的弊病是需要將樣品拆分成紗線,反應(yīng)時間長,綿羊毛易吸酸,在試驗以后最好將試后樣用稀氨水泡長一點(diǎn)時間,盡可能地中和殘留的酸,烘干以后用顯微鏡觀察綿羊毛的形態(tài)。另外,當(dāng)樣品含有桑蠶絲時,樣品需要褪色處理。
(3)濃鹽酸法結(jié)果穩(wěn)定,反應(yīng)時間短避免了吸酸現(xiàn)象,樣品也不需要前處理。其不足之處是僅能用于結(jié)晶度和羥基比較低的再生纖維素纖維,對于棉用這種方法會出現(xiàn)反應(yīng)不完全的現(xiàn)象。
綜合考慮以上因素,對于綿羊毛/麥飯石粘纖混紡樣品濃鹽酸法是最優(yōu)越的選擇。