Metódy identifikácie syntetických vlákien- Jiaxing Fuda Chemical Fiber Factory

Bežné syntetické vlákna sa týkajú hlavne šiestich tradičných vlákien, a to polyesteru, nylonu, akrylu, polypropylénu, vinylónu a chloroprénu. Spandex, ako bežne používané elastické vlákno, je tiež široko používaný.

1. Morfológia a štruktúra rôznych syntetických vlákien

V dôsledku odlišného chemického zloženia rôznych syntetických vlákien sa líšia aj spôsoby ich spriadania a tvarovania. Spôsoby spriadania a tvarovania majú významný vplyv na morfológiu a štruktúru vlákien.

Zvlákňovanie z taveniny sa používa pre polyesterové, nylonové a polypropylénové vlákna; Väčšina akrylových vlákien, vinylónových strižových vlákien a chlórovaných vlákien sa spriada za mokra; Spandex, niektoré vinylónové a akrylové vlákna sa spriadajú za sucha. Počas zvlákňovania z taveniny sa roztavený polymér vytlačí cez otvor zvlákňovacej dýzy a ochladí sa a stuhne na vzduchu. Prierez vlákna súvisí s tvarom otvoru zvlákňovacej dýzy a konvenčný prierez je kruhový. Hodvábne prúžky pradené za mokra tuhnú v roztoku v dôsledku precipitácie rozpúšťadla, väčšinou majú nekruhový prierez a zjavnú štruktúru jadra kože. Pozdĺžne a prierezové morfologické charakteristiky bežných syntetických vlákien sú uvedené v tabuľke 6-1 a na obrázkoch 6-1-4.

2. Charakteristiky spaľovania rôznych syntetických vlákien

Pri použití metódy spaľovania na identifikáciu vlákien je dôležité zamerať sa na pozorovanie stavu vlákien, keď sa blížia, prichádzajú do kontaktu s plameňom a opúšťajú ho, a venovať pozornosť zápachu vznikajúcemu počas spaľovania a vlastnostiam zvyškov po spálení. Charakteristiky spaľovania bežne používaných syntetických vlákien sú uvedené v tabuľke 6-2.

3. Vlastnosti chemickej rozpustnosti rôznych syntetických vlákien

Stabilita rôznych vláknitých materiálov voči chemickým činidlám, ako sú kyseliny, zásady a organické rozpúšťadlá, sa líši. Rozpustnosť bežne používaných syntetických vlákien je uvedená v tabuľke 6-3.

4. Teplota topenia rôznych syntetických vlákien

Teplota, pri ktorej kryštály v polyméri úplne zmiznú, t. j. teplota, pri ktorej sa kryštály topia, sa nazýva teplota topenia. Syntetické vlákna podliehajú zmenám v štruktúre medzimolekulových väzieb pri vysokej teplote, pričom najprv zmäknú a potom sa roztavia. Väčšina syntetických vlákien nemá presné body topenia ako čisté kryštály a to isté vlákno môže mať rôzne body topenia kvôli rôznym výrobcom alebo číslam šarží. Teploty topenia rovnakého typu vlákna sú však pevne stanovené v relatívne úzkom rozmedzí, ktoré môže určiť typ vlákna. Prírodné celulózové vlákna, regenerované celulózové vlákna a proteínové vlákna sa v dôsledku ich bodu topenia vyššieho ako je bod rozkladu netopia pri vysokej teplote a nerozkladajú sa alebo karbonizujú.

Metóda teploty topenia je všeobecne použiteľná na identifikáciu syntetických vlákien so zjavnými charakteristikami teploty topenia, ale nie na prírodné celulózové vlákna, regenerované celulózové vlákna a proteínové vlákna. Vo všeobecnosti sa nepoužíva ako samostatný prostriedok kvalitatívnej identifikácie, ale môže sa použiť ako doplnková metóda na potvrdenie na základe iných metód identifikácie.

Sledovanie teploty vyhasínania vlákna pod meračom bodu topenia alebo polarizačným mikroskopom s vyhrievacími a teplotnými zariadeniami na určenie bodu topenia vlákien za účelom identifikácie typu vlákna. Najmä pre syntetické vlákna, ako je polyester, nylon a polypropylén, sú ich pozdĺžne a prierezové morfologické charakteristiky a výkon spaľovania veľmi podobné a použitie metódy teploty topenia na identifikáciu má významné výhody. Teploty topenia hlavných syntetických vlákien sú uvedené v tabuľke 6-4.

5. Infračervené spektrá bežných vlákien

Štúdium infračervenej spektroskopie (IR) sa začalo na začiatku 20. storočia, keď vedci publikovali infračervené spektrá viac ako 100 organických zlúčenín, ktoré poskytujú účinný prostriedok na identifikáciu neznámych zlúčenín. Po 70. rokoch 20. storočia na základe rozvoja elektronickej výpočtovej techniky vstúpila do laboratória moderných chemikov experimentálna infračervená spektroskopia s Fourierovou transformáciou (FTIR) a stala sa dôležitým nástrojom štrukturálnej analýzy.

(1) Základné princípy infračervenej spektroskopie

Keď je testovaná vzorka ožiarená lúčom infračerveného svetla so spojitými vlnovými dĺžkami a frekvencia vibrácií alebo rotácie určitej skupiny v molekule látky je rovnaká ako frekvencia infračerveného svetla, absorbovaná energia molekuly prechádza z pôvodnej úroveň kinetickej energie vibrácií (rotácia) v základnom stave na úroveň kinetickej energie vibrácií (rotácie) s vyššou energiou. Potom, čo molekula absorbuje energiu žiarenia infračerveného svetla, dôjde k prechodu úrovní energie vibrácií a rotácie a svetlo s touto vlnovou dĺžkou je absorbované látkou. Zaznamenajte absorpciu infračerveného svetla molekulami pomocou prístroja, aby ste získali infračervený spektrogram. Infračervená spektroskopia je preto analýzou štruktúry vlákien pomocou absorpčných charakteristík látok voči infračervenému svetlu. Každý charakteristický absorpčný pás v spektre obsahuje informácie o molekulových skupinách a väzbách vzorky a rôzne látky majú rôzne infračervené absorpčné spektrá.

Infračervené spektrogramy zvyčajne používajú vlnovú dĺžku（λ) alebo vlnové číslo（σ) Horizontálna os predstavuje polohu absorpčného vrcholu a vertikálna os predstavuje intenzitu absorpcie pomocou transmitancie (T%) alebo absorbancie (A).

(2) Zónovanie infračervenej spektroskopie

Rozsah vlnových dĺžok infračerveného spektra je približne 0,75 až 1000 μM. Infračervené spektrum je zvyčajne rozdelené do troch oblastí: blízka infračervená oblasť, stredná infračervená oblasť a vzdialená infračervená oblasť. Vzťah medzi vlnovou dĺžkou a vlnovým číslom je uvedený v tabuľke 6-5.

Rotačné spektrá a vibračné spektrá určitých skupín. Vzhľadom na skutočnosť, že základné absorpčné pásy väčšiny organických a anorganických látok sa vyskytujú v strednej infračervenej oblasti, stredná infračervená oblasť je najviac študovanou a používanou oblasťou a bežne označovaná ako infračervená spektroskopia sa vzťahuje na stredné infračervené spektrum.

Podľa zdroja absorpčného vrcholu možno stredné infračervené spektrum zhruba rozdeliť na dve oblasti: charakteristickú frekvenčnú oblasť a oblasť odtlačkov prstov.

① Charakteristický frekvenčný rozsah (4000-1300 cm-1): Absorpčné vrcholy v charakteristickom frekvenčnom rozsahu sú generované hlavne naťahovacími vibráciami funkčných skupín, s malým počtom, ale silnou charakteristikou. Preto sú veľmi cenné pri práci na identifikáciu skupín a používajú sa hlavne na identifikáciu funkčných skupín. Napríklad karbonylové skupiny, či už v zlúčeninách, ako sú ketóny, kyseliny, estery alebo amidy, vždy vykazujú naťahovaciu vibráciu 5,9 μ. Silný absorpčný pík sa objaví okolo m, ako je znázornené na obrázku 5.9 spektra μ Ak existuje silná absorpčný vrchol okolo m, možno zhruba určiť, že v molekule sú karbonylové skupiny.

② Oblasť odtlačkov prstov (1300-400 cm2): Viacnásobné a komplexné vrcholy bez silných charakteristík, ktoré sú generované hlavne vibráciou niektorých jednoduchých väzieb C-O, C-N, C-H, O-H a iných funkčných skupín. Keď je molekulárna štruktúra mierne odlišná, existujú jemné rozdiely v absorpcii v tejto oblasti. Táto situácia je taká, že každý má iné odtlačky prstov, preto sa to nazýva oblasť odtlačkov prstov. Oblasť odtlačkov prstov je veľmi užitočná na rozlíšenie zlúčenín s podobnou štruktúrou.

(3) Infračervené spektrá bežných vlákien

Charakteristické skupiny polymérnych látok majú v infračervenom spektre tri hlavné charakteristiky: polohu a intenzitu absorpčného vrcholu, ako aj tvar absorpčného vrcholu. Existujú značné rozdiely v infračervenom spektre rôznych látok a tento princíp možno použiť na identifikáciu textilných vlákien.

Pri použití infračervenej spektroskopie na identifikáciu textilných vlákien existujú dva hlavné procesy: "meranie spektra" a "čítanie spektra". Spektrálne meranie zahŕňa meranie infračerveného spektra neznámych vlákien. Čítanie spektra zahŕňa porovnanie infračerveného spektra neznámych vlákien so štandardným spektrom známych vlákien, čím sa určí kategória neznámych vlákien. Kvalitatívna analýza textilných vlákien pomocou infračervenej spektroskopie sa vyznačuje tým, že je rýchla a pohodlná a je široko používaná.

Infračervené spektrá bežných textilných vlákien sú znázornené na obrázkoch 6-5 až 6-12 a hlavné charakteristické absorpčné spektrá rôznych vlákien možno vidieť v iných referenčných materiáloch.