牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维混纺产品定量分析方法探讨

耿榕

摘要：在FZ/T 01103—2009中，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维、三醋酯纤维混纺产品定量检测，采用丙酮、二氯甲烷等有机溶剂进行，这样做既不环保且对人体有很大的伤害。本文通过试验尝试使用60%硫酸法进行测试，试验表明混纺产品中牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维不溶解，而醋酯纤维、三醋酯纤维在60%硫酸中全部溶解，结果满足标准要求。

关键词：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维；醋酯纤维；三醋酯纤维；定量分析

1 引言

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维，俗称牛奶蛋白纤维，是利用牛奶中提取的酪蛋白与聚丙烯腈共聚或共混后通过湿法纺丝而形成的，自问世以来就受到较多的关注。进入21世纪以来，人们崇尚自然、回归自然，更加注重服饰的舒适性、保健性、高档化和时尚化。因此，牛奶蛋白纤维作为绿色、保健型纺织品的代表，已成为国际、国内市场消费的潮流，也满足了消费者对服饰绿色环保、健康、时尚的追求。牛奶蛋白质纤维因其具有以上众多的优点，各国的业内人士都在积极进行这方面的产品开发工作，并且开发的领域呈现多元化，发展十分迅速。随之而来的就是牛奶蛋白纤维的混纺产品的定量检测日趋增多。为了完善实验室检测方法，本文对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/三醋酯纤维的检测方法进行了研究。

2 试验

2.1 试验样品

原料为牛奶蛋白改性聚丙烯腈短纤维、醋酯短纤维、三醋酯短纤维。按50%牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/50%醋酯短纤维、50%牛奶蛋白改性聚丙烯腈短纤维/50%三醋酯短纤维配比混合样品。

2.2 试验标准

FZ/T 01103—2009 《纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法》。

FZ/T 01057.4—2007 《纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法》。

2.3 试剂

丙酮，馏程为55℃～57℃；二氯甲烷；60%硫酸，在冷却的条件下，慢慢地将499mL（密度1.84g/mL）加入到450mL水中，待溶液冷却至室温，再用水稀释至1L；稀氨溶液，将200mL氨水（密度0.880 g/mL）用水稀释至1L。

2.4 试验设备

分析天平（精度0.0002g）、恒温鼓风干燥箱（105±3）℃、抽滤装置、玻璃砂芯漏、200mL具塞三角瓶等。

2.5 试验方法

2.5.1 丙酮法

把试样放入具塞三角瓶中，每克试样加入100mL丙酮，摇动烧瓶（浸透试样），在室温下静止30min，每隔10min摇动一次，然后轻轻倒出溶液（残留物留在烧瓶中），用已知干燥质量的玻璃砂芯坩埚过滤。试样再重复上述处理2次（总共处理3次），但每次只需15min，处理总时间为1h。用丙酮将残留物洗进玻璃砂芯坩埚，用抽吸装置排液。再往玻璃砂芯坩埚里倒满丙酮，靠重力排液。最后，用抽吸装置排液，将玻璃砂芯坩埚和残留物一并烘干，冷却，称重[1-2]。

2.5.2 二氯甲烷法

把试样放入具塞三角瓶中，每克试样加入100mL二氯甲烷，摇动烧瓶（浸透试样），在室温下静止30min，每隔10min摇动一次，然后轻轻倒出溶液（残留物留在烧瓶中），用已知干燥质量的玻璃砂芯坩埚过滤，再加60mL二氯甲烷至具塞三角瓶的残留物，用手摇动，将其过滤到玻璃砂芯坩埚中，用少量二氯甲烷将残留物清洗到玻璃砂芯坩埚中。真空抽吸排液，再用二氯甲烷注满玻璃砂芯坩埚，重力排液后真空抽吸排液。用热水清洗，将玻璃砂芯坩埚和残留物烘干，冷却，称重。

2.5.3 60%硫酸法

把准备好的试样放入具塞三角瓶中，每克试样加入100mL硫酸溶液，塞上玻璃塞，摇动具塞三角瓶将试样充分浸透后，将具塞三角瓶在室温的状态下放置1h，每隔10min摇动一次。将残留物过滤到玻璃砂芯坩埚，真空抽吸排液，再加少量60%硫酸清洗具塞三角瓶。真空抽吸排液，加入新的60%硫酸溶液至玻璃砂芯坩埚中清洗残留物，重力排液至少1min后再用真空抽吸。冷水连续洗涤若干次，稀氨水中和两次，再用冷水洗涤。每次洗涤先重力排液再抽吸排液。最后将坩埚和残留物烘干，冷却，称重。

2.6 结果计算

混纺产品净干重量百分率的计算公式如下：

（1）

（2）

式中：P1——不溶纤维的净干含量百分率，%；

P2——溶解纤维净干含量百分率，%；

m0——预处理后试样干重，g；

m1——剩余的不溶纤维干重，g；

d——不溶纤维在试剂处理时的重量修正系数。

d值的求得：

（3）

式中：m0——已知不溶纤维干重，g；

m1——试剂处理后不溶纤维干重，g 。

当d值大于1时，表明不溶纤维在溶解过程中有重量损失，计算结果时要予以补偿；d值小于1时，表明不溶纤维在溶解过程中有重量增加，计算结果时要予以扣除；d值等于1时，表明不溶纤维在溶解过程中没有重量变化。

3 试验结果与讨论

3.1 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维不溶于60%硫酸

采用60%硫酸法，在温度为20℃、溶解时间为30min条件下，对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维进行溶解试验，得出溶解修正系数d值。试验结果见表1。

表1 60%硫酸法牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维d值

由表1可知牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的d值在1.007～1.023之间，平均d值为1.02，标准偏差为0.0037。这表明，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维在60%硫酸溶液中不溶解，纤维只受到一定损伤，但损伤小且稳定。

3.2 醋酯纤维、三醋酯纤维溶解于60%硫酸

从FZ/T 01057.4—2007 《纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法》系统溶解表中不难看出，醋酯纤维和三醋酯纤维在60%硫酸、常温的条件下完全溶解。为了详细了解醋酯纤维和三醋酯纤维在60%硫酸中溶解情况，确保所用试剂的溶解效果，本文在20℃、溶解时间为30min、硫酸浓度为60%的试验条件下，对醋酯纤维和三醋酯纤维的溶解性能进行验证试验。试验结果见表2。

从3.2的试验结果可以看出，通过对醋酯纤维和三醋酯纤维溶解性能的验证试验，醋酯纤维和三醋酯纤维在60%硫酸中，20℃时30min条件下就能完全溶解，与FZ/T 01057.4—2007标准溶解情况一致。

3.3 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维定量检测方法对比

按照2.5.1丙酮法与2.5.3 60%硫酸法（温度为20℃、溶解时间为30min、按d值为1.02进行计算），对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维混合纤维试样进行了溶解对比试验，试验结果见表3。

从3.3的试验可以看出，标准对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维混合纤维产品定量分析规定方法，从检测结果上看，数据最大相对误差为0.99%， 变异系数为0.91%，检测数值一致性较好，唯一的缺点就是丙酮是有机溶剂，对检验人员健康有一定的伤害；60%硫酸的方法，不是标准对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维混合纤维产品定量分析规定方法，但从检测结果看，数据最大相对误差0.42%，变异系数为0.75%，检测数值更加稳定，均在1%的标准允差范围内，完全满足检测的需要，同时又减少了对操作人员的伤害，取得满意效果。

3.4 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/三醋酯纤维定量检测方法对比

按照2.5.2二氯甲烷法与2.5.3 60%硫酸法（温度为20℃、溶解时间为30min，按d值为1.02进行计算），对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/三醋酯纤维混合纤维试样进行了对比试验，试验结果见表4。

从3.4的试验结果上看，标准方法的数据最大相对误差为0.81%， 变异系数为0.99%，检测数值一致性较好，缺点是二氯甲烷是有机溶剂，对检验人员健康有一定的伤害；60%硫酸的方法数据最大相对误差0.55%，数据最大变异系数为0.88%，检测数值均在1%的标准允差范围内，既能满足检测的需要，同时又减少了对操作人员的伤害，取得满意效果。

4 结论

4.1 在60%硫酸中牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维不溶解，化学性质稳定，未受到明显影响，纤维损失小且稳定，溶解修正系数仅为1.02，而醋酯纤维和三醋酯纤维在60%硫酸中完全溶解。

4.2 实验室在进行牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维混纺产品和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/三醋酯纤维混纺产品定量检测时，通过FZ/T 01103—2009《纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法》与60%硫酸法进行验证试验，60%硫酸法同样适用该试验，而且精确性和稳定性更好，检测结果完全满足标准要求；

4.3 标准采用的是丙酮和二氯甲烷等有机溶剂进行溶解试验，毒性较大，污染比较严重，不利于环保，而且对检验人员危害较大。采用60%硫酸作为溶解试剂，危害小，解决了这一问题。

参考文献：

[1] FZ/T 01103—2009 纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法 [S].

[2] FZ/T 01057.4—2007 纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法 [S].

（作者单位：北京市纺织纤维检验所）