浅谈纺织品纤维成分定性鉴别的非标方法

廖帼英++++罗峻++++梁斯韵++++左芳芳++++杨欣卉++++郭荣幸

摘要：本文详细介绍了纺织品纤维成分定性鉴别中常用的几种非标检测方法，包括热分析技术、核磁共振技术、基因检测技术、电子显微技术等。通过具体示例表明非标检测方法在纺织品纤维成分定性鉴别中具有重要意义。

关键词：纺织品；纤维成分；定性鉴别；非标检测

为了更好地规范纺织品和服装产品的使用说明，国家专门出台GB 5296.4—2012《消费品使用说明纺织品和服装使用说明》，该强制性标准明确了纤维成分作为标识的一个重要内容必不可少[1]。同时GB/T 29862—2013《纺织品纤维含量的标识》对纤维成分如何标注进行了详细的规定，更加凸显了纤维成分定性定量的重要性[2]。现有的常规纤维成分定性鉴别方法主要有燃烧法、显微镜法、溶解法、含氯含氮呈色反应法、熔点法、密度梯度法、红外光谱法、双折射法等8种[3]，上述8种纤维成分的定性定量鉴别方法及其综合运用能解决纤维成分分析的绝大部分需求。然而随着生产技术的革新，各种高性能纤维、功能性纤维、差别化纤维、复合纤维等新型纤维的出现，现有的检测手段无法满足新型纤维的成分分析的需求。因此，在传统方法综合应用的基础上引入新的检测手段，从而准确、快速地对新型纤维进行定性定量分析。

综上所述，本文详细介绍了热分析技术、核磁共振技术、基因检测技术等几种新型的纤维成分定性鉴别的方法。

1 热分析技术

热分析技术是在温度程序控制下研究材料的各种转变和反应，如脱水，结晶—熔融，蒸发，相变等以及各种无机和有机材料的热分解过程和反应动力学问题等，是一种十分重要的分析测试方法。在纺织品纤维成分的定性鉴别中，通常会用到热重分析法（TG）和差示扫描量热法（DSC）。

热重分析法利用纤维在加热过程中若发生脱附（吸附）、蒸发、升华、脱水、热分解或与气体反应等情况时，都伴随有重量变化的特性，依靠热天平对纤维重量在温度变化过程中的连续监控，获得纤维样品重量随温度变化关系的曲线称热重曲线。而不同类型的纤维由于其结构和组成不同，其发生脱附（吸附）、蒸发、升华、脱水、热分解或与气体反应等情况时的具体温度是不同的，因此，不同类型的纤维具有不同的热重曲线。通过对纤维样品的热重曲线进行分析，提取其中具有代表性的热重分析数据，与数据库中已确定类型纤维标样的热重分析数据进行对比，判定得到该纤维样品的类型，从而实现对纤维样品快速而准确的鉴别[4]。图1给出了一个简单的示例，通过热重数据的比对，可以清楚地辨认出样品含有棉和聚酯纤维两组分。

差示扫描量热法是另一种常用的热分析方法，它是在程序控温的条件下，测量试样与参比物之间的能量差随温度变化的一种分析方法。利用差示扫描量热法对纤维材料在非等温结晶过程和二次升温熔融过程中热焓的变化进行考察，利用试样和已知标准物质的非等温结晶温度和熔融温度的相关性可进行材料的鉴别。对于乙纶、丙纶、涤纶等物理、化学性能都较为相近的化纤具有明显的分辨作用。图2为利用差示扫描量热法定性鉴别聚乙烯/聚丙烯复合纤维成分的示例。

图1 利用热重分析法定性鉴别纤维成分示例

图2 利用差示扫描量热法定性鉴别纤维成分的示例

2 核磁共振技术

核磁共振，是指核磁矩不为零的原子核，在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一特定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振时，原子核吸收电磁波的能量，记录下的吸收曲线就是核磁共振谱（NMR）。由于不同分子中原子核的化学环境不同，将会有不同的共振频率，产生不同的共振谱。记录这种波谱即可判断该原子在分子中所处的位置及相对数目，用以进行有机化合物的结构分析。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是同属于芳香族聚酯系列的高分子化合物，在纺织品成分鉴别中，统称为聚酯纤维。它们在化学结构上相似，重复结构单元中只差1～2个—CH2，因此三者物理、化学性质非常相似。PTT纤维兼有涤纶、锦纶、腈纶的特性，除防污性能好外，还有易于染色、手感柔软、富有弹性，较弹性纤维氨纶更易于加工，非常适合纺织服装面料。PBT纤维是20世纪80年代初开发的新型高弹性纤维，因其价格较氨纶低廉，同时兼有涤纶、锦纶和氨纶的特点，用PBT纤维制成的各类弹力织物及风格别致的泡绉织物是深受广大消费者青睐的新潮服装面料，随着PTT和PBT纤维在纺织领域的推广及应用开发，消费者和纺织企业对于聚酯纤维大类下三种材料的进一步定性鉴别提出了迫切的需求。

通过对样品1H-NMR谱图的测定，可以清晰、直观地对PET/PTT/PBT纤维及其混纺织物进行定性鉴别，解决了传统方法无法区分同属于聚酯类的PET、PTT和PBT的难题[5]示例如图3所示。

图3 利用核磁共振技术定性鉴别PET/PBT/PTT纤维的示例

3 基因检测技术

随着生活水平的提高、物质条件的改善，人们在日常穿着方面不再满足于普通的纺织产品，而对皮革、裘皮服装的需求日益增加。除了美观、舒适、保暖等因素外，高档的皮革、裘皮服装也可以突显消费者高贵、典雅的气质。但是皮革、毛皮制品的价格相对较高，尤其是不同动物物种来源的产品，价格相差更是悬殊。在利益的驱使下，许多不法分子生产和销售仿制、伪制甚至假冒产品，极大扰乱了皮革和毛皮制品市场。而现有的检测机构一直苦于没有相应的方法标准可循，导致皮革和毛皮制品动物物种来源的鉴别问题始终困扰着质监行业的技术人员。

动物皮在加工过程中的遗传特征是不会改变的，不同物种的DNA分子大小、结构有一定的差异，因此可通过DNA信息客观和准确地鉴别动物的物种[6]。利用基因信息，可准确、客观地鉴别检测中出现争议较多的皮革制品动物物种来源，如牛皮革与马皮革、绵羊皮革和山羊皮革、牛剖层革与羊剖层革、鹿皮革和山羊皮革，以及毛皮制品动物物种来源[7]，如家兔毛皮与獭兔毛皮[8]、狐狸毛皮与貉子毛皮、扫雪貂毛皮与紫貂毛皮、麝鼠毛皮与水貂毛皮、牛毛皮与马毛皮，为质监机构进行监督抽查、日常检验等工作提供技术支撑，以有效规范皮革和毛皮制品市场，保费消费者权益。endprint

DNA鉴定法主要开发的是定性PCR检测方法，适用于天然皮革制品中动物源性成分的定性PCR检测。该方法提取皮革制品中动物源的DNA，针对物种的特异基因序列设计引物，通过线粒体内源基因的PCR扩增，获得目标物种的基因序列，根据扩增产物用荧光定量PCR方法或测序比对等分子生物技术判定皮革动物源性成分。牛、羊、猪皮革定性PCR检测引物信息见表1[9]。

4 电子显微技术

随着各种新型纺织品材料的不断涌现，光学显微镜已经越来越难以完全满足纺织品检测的需求，扫描电子显微镜作为电子显微技术最成熟的一种，为纺织品的检测开辟了一条新的道路[10]。

扫描电子显微镜自商业化以来，由于其景深大、分辨率高、有利于观察物体表面结构，越来越多的科研检测机构或企业将其应用在纺织纤维的检测领域。扫描电子显微镜主要有二次电子成像和背散射电子成像两种工作模式。对于观察纤维样品的表观结构，二次电子成像分辨率高，使用方法较简便，常被用于特种纤维的鉴别。毛纤维经丝光处理后在光学显微镜下观察，难与羊绒纤维区别。由于扫描电子显微镜分辨率高且为三维图像，所以很容易将经丝光处理后的毛纤维与羊绒纤维区别[11]（如图4所示）。同样，在扫描电子显微镜观察下，很容易将丝光棉与化纤区别。由于扫描电子显微镜具有的独特性，其还被应用于对各种特种毛纤维的区别，如用于观察紫貂毛和水貂毛的区别等。

（a）羊毛 （b）羊绒 （c）丝光羊毛

图4 利用扫描电镜二次电子成像模式定性鉴别羊毛/羊绒纤维的示例

随着纤维工艺和应用领域的不断发展，具有某种特殊功能的化学纤维或天然纤维，即功能性纤维不断涌现。常见的功能性纤维有抗菌除臭纤维、凉感纤维、导电纤维等等。这些新型功能性纤维的产生，给传统的纤维检验带来了新课题[12]。运用电子扫描显微镜中背散射电子成像模式，可以很好地解决新型功能性纤维的鉴别问题。与二次电子成像模式不同，背散射电子主要作用于样品表面分子的原子核，因此背散射电子成像能很好地区分不同原子序数的物质，即不同材料在纤维中的分布（见图5示例）。

图5 利用扫描电镜背散射电子成像模式鉴别凉感纤维的示例

5 结语

可用于纺织品和纤维产品定性鉴别的非标方法还有很多，如光谱类方法、X射线衍射法、氨基酸分析法等等。随着新材料的不断涌现和量产、纺织技术的不断提高，以及纤维材料的应用范围在诸多工程技术领域的不断拓展，各种新型纤维如绿色环保纤维、高性能纤维、功能性纤维等新的纤维系列和品种不断被开发和利用，纤维产品的这种发展趋势无疑给纤维成分的定性鉴别技术提出了新的挑战。面对新的挑战，非标检测方法的应用将会为纤维鉴别方法体系的不断完善提供强有力的支撑。没有哪一种纤维鉴别手段是万能的，不同的鉴别方法有各自的优势与局限性，综合运用已有的标准方法，结合非标检测方法作为辅助，将会大大提升检测工作的准确性和效率。

参考文献：

[1]GB 5296.4—2012 消费品使用说明 第4部分：纺织品和服装使用说明[S].

[2]GB/T 29862—2013 纺织品 纤维含量的标识[S].

[3]FZ/T 01057—2007 纺织纤维鉴别试验方法[S].

[4]广州纤维产品检测研究院.定性鉴别纤维的方法：中国，201410235426.5[P]. 2014-05-29.

[5]倪永，刘志红，胡腾蛟. PET、PTT与PBT材料的定性与定量鉴别方法[J]. 纺织学报， 2012，（10）： 28-32.

[6]陈宗良，孙世彧，贺艳丽.皮革鉴别技术研究新进展[J].皮革科学与工程，2014，（6）：29-32.

[7]赖心田， 陈国培， 洪晓明，等. 皮革制品DNA属性鉴定技术的研究[J].中国皮革， 2014，（9）： 9-12.

[8]覃芳芳， 刘春生， 王德莲，等. 貂毛皮的PCR检测鉴别方法探索[J].皮革科学与工程， 2014，（6）：68-72.

[9]柯振华， 罗海英， 陈筱婷，等. 牛皮革PCR鉴别方法研究[J].皮革科学与工程， 2013，（1）：32-36，42.

[10]高一川. 扫描电子显微镜在纺织品检测中的应用[J]. 中国纤检， 2006，（9）：20-21.

[11]吴雄英， 张涛， 陆维民，等. 扫描电镜法鉴别丝光羊毛的研究[J]. 毛纺科技， 2002，（4）： 39-42.

[12]高一川.扫描电镜在纺织品检测中两种工作方式的探讨[J]. 中国纤检， 2007，（9）：45-46.

（作者单位：广州纤维产品检测研究院）endprint