波谱分析在纺织品检测中的应用

吴远明

(河北科技大学, 河北 石家庄 050018)

波谱分析在纺织品检测中的应用

吴远明

(河北科技大学, 河北 石家庄 050018)

对波谱分析技术在纺织品检测中的应用进行了综述， 包括X射线衍射(XRD)技术、 红外光谱技术、 核磁共振技术、 质谱技术。

波谱分析； 纺织品检测； 应用

近年来， 随着人们环保意识的加强， 世界各国都在积极开发和生产有益于人体健康、 有利于环境保护的产品， 生态纺织品也越来越被人们所关注和追捧。生态纺织品不仅要求纺织品本身无毒无害， 与人体接触无刺激， 同时要求其生产加工工艺如印染、 整理等过程不产生有毒有害物质， 染料及印染助剂应具有安全性和好的生物降解性。因此， 国际上对纺织品中有害物质含量的控制越来越严格。

随着科技的发展， 各种新型的、 高科技的检测手段被应用到纺织品检测上。波谱分析技术是一门综合检测技术， 包括红外光谱技术，X射线衍射(XRD)技术， 核磁共振技术， 质谱技术。通过这些技术可以检测纺织品的重金属含量(镉、 铅、 铜、 钴、 砷、 铬、 锑、 汞等)、 禁用偶氮染料、 分析纤维的结构、 鉴别纤维及其含量等，所以被广泛应用在纺织行业上， 使纺织品分析和检测达到了很高的水平。

1 纺织品的波谱分析技术

1.1X射线衍射(XRD)技术在纺织品中的应用

使用X射线衍射(XRD)技术可以测定生态纺织品的成分和组织结构等这些决定材料性能的基本因素。通过化学分析可知道材料的成分， 进而就可以知道该纺织品是否对人体和生态有害， 通过形貌分析可揭示材料的显微形貌， 而通过XRD 可给出材料的物相结构及元素存在状态的信息。用XRD 不仅可进行定性和定量分析， 而且还可进行特殊信息的分析， 如晶粒度测定、 应力测定、 薄膜厚度及介孔结构测定等。测定晶粒度， 可先测出衍射线宽度， 再通过XRD 谱图及Scherrer 公式可计算出纳米材料的晶粒大小[4]， 对一些新型的纤维或是一些镀层薄膜的测定分析发挥了很大的作用， 从而对新兴纤维是否可以制成生态品做出判定。

目前用在纺织品检测中的技术包括： 电感耦合等离子体原子发射光谱法、 原子吸收分光光度法、 原子荧光分光光度法、 紫外可见分光光度仪、 红外光谱仪、 拉曼光谱法等。生态纺织品中重金属的检测是一项重要内容， 重金属， 如镍、 镉、 铅、 铜、 钴、 砷、 铬、 锑、 汞等， 广泛存在于各种纺织染料和后整理剂中。重金属积聚过高， 对人体的危害已为世界所公认[5]。林素君、 王永胜等[6]用X射线荧光能谱仪对纺织品重金属进行检测， 纺织品在检测前后完全无损， 并且测量时间短， 只需1 min 左右。检测范围从Na 到U 元素。各元素谱图清晰， 容易辨认。

1.2光谱技术在纺织品上的应用

红外光谱技术是纺织品常用的一种检测技术， 主要用于对未知物的分析、 定量分析、 织物等表面涂层的分析， 以及高分子材料大分子链等的测定， 比如纺织纤维鉴别、 测定高聚物主链结构、 结晶度的测定、 取向度的测定、 纤维内不同化学成分的测量、 染整助剂测量等。通过对纺织品的一系列官能团的测定， 以及是否共轭等测定就可以检测出纺织品的助剂是否符合标准， 含量是否超标。比如农药的残留量、 有机氯的含量等数据， 还有染料是否含有芳香胺等都可以进行测量。

红外光谱仪在纺织品检测中可以做定性和定量的分析。由于各种纺织纤维、 染料、 助剂和织物表面涂层都有它特定的化学基团， 通过红外光谱仪测出红外光谱图后， 与标准的图谱比较， 即可推知是什么物质， 由此就可以做出定性的判断。并且由于红外光谱仪能鉴别化合物的特征键及其官能团， 能提供大量的关于化合物的结构信息。样品用量少、 易回收， 气、 液、 固态样品均适用、 灵敏度高等优点而广泛应用在生态纺织品的检测领域。随着红外光谱仪的发展和技术的革新， 特别是近年来， 近红外光谱技术的发展， 在不远的将来， 红外光谱检测技术一定会得到更加广泛的应用。

1.3核磁共振技术在纺织品中的应用

核磁共振波谱分析技术作为一种物质结构分析技术在很多科研中都有应用。核磁共振技术在纺织检测中也有应用， 目前主要运用在纺织材料和染化料的剖析中， 其中应用最为普遍的有HNMR 谱分析和CNMR 谱分析技术。在生态纺织品的检测中， 核磁共振技术也可以用到。

纺织材料通常是指用于纺织加工的纤维或其它原材料(如涂层材料等)。除了天然纤维属于天然的植物或动物大分子材料之外， 其它化学纤维原料都是人工再生或合成的高分子材料。核磁共振波谱分析技术是测定高聚物结构的有效方法之一， 特别是对多种单体共聚物的组成分析、 构型与构象分析、 聚合物序列结构分析等。在生态纺织品的检测过程中， 物质的结构、 形态等都会对物质的服用性能有所影响。比如透气性、 吸湿排汗性能、 耐各项牢度性能还有皮肤的敏感性都会有影响。

生态纺织品检测中有一项是染料和印染助剂的测定， 通过对其结构的检测， 可以判定该染料是否为致癌、 致敏染料， 是否在22种致癌芳香胺的行列；助剂是否易降解、 是否对环境无毒无害、 是否对人体无毒无害等。从而根据生态纺织品的标准进行判定。刘勇[7]在核磁共振技术在纺织检测中的应用分析中对纺织材料、 染料、 助剂和表面活性剂进行了核磁共振分析。

1.4质谱技术在纺织品中的应用

纺织品中的有毒有害物质主要包括从纺织品中提取出来的甲醛、 禁用偶氮染料、 可萃取重金属、 邻苯二甲酸酯、 有机锡、 氯化苯和氯化甲苯等。这些有毒有害物质的存在一方面会对人体的健康造成很大的影响， 另一方面也是纺织品能否顺利进出口的主要限制因素。通过质谱技术可以检测出这些物质的存在。

质谱技术是一种检测技术， 通过电子轰击有机物质， 使得有机物质的结构被分离成片段， 从而得到按顺序记录各种质荷比(m/z)离子相对丰度的谱图， 通过谱图可以分析物质的结构， 从而初步判定化合物结构的一种方法。质谱分析具有灵敏度高、 样品用量少、 分析速度快、 分离和鉴定同时进行等优点， 在一次分析中可提供丰富的结构信息。

目前， 主要有用气相色谱- 质谱(GC-MS)联用技术检测纺织品中的禁用偶氮染料、 氯化苯和氯化甲苯、 含氯酚、 杀虫剂、 有机锡化合物等有害物质； 用液相色谱- 质谱(LC-MS)联用技术检测纺织品中的有机氮农药残留、 表面活性剂、 致敏性分散染料、 全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)等； 用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用技术检测纺织品中重金属含量等。如井婷婷等[8]介绍了质谱分析技术： 在纺织品检测方面的应用。

2 结束语

我国是一个纺织品大国， 也是一个纺织品出口大国， 高效、 准确、 不耗费原料的情况下， 检测纺织品的结构、 纤维分子性能、 染料的结构、 助剂的含量及其重金属含量等， 可利于纺织品的交易。

随着各种新技术、 新工艺、 新材料的不断涌现， 对纺织检测的内容和方法提出了更新、 更高的要求; 现代科技的发展， 各种新的检测仪器和检测手法不断地用于纺织品的检测中大力促进了纺织检测技术的发展。波谱分析技术是一门现代综合性检测技术， 只有不断地运用新技术， 跟国际接轨， 瞄准国际先进水平， 拓宽思路， 注重创新， 才能应对日益激烈的国际竞争。

[1] 宁永成. 有机化合物结构鉴定与有机波谱学[M]. 北京: 科学出版社， 2001.

[2] 李汝勤. 纤维和纺织品测试技术[M].上海: 东华大学出版社， 2009.

[3] 张小琴， 唐维学， 谭镜明. 纳米材料现代分析技术综述[J]. 材料研究与应用， 2008， 2(2):103-106.

[4] 陈海相. 微波消解- 原子吸收法测定天然纺织品中重金属[ J] . 现代纺织技术， 2006(2) : 42- 44.

[5] 林素君. 光谱技术在纺织品检测中的应用(一)[J].中国无机分析技术， 2011， 1(2)：58-61.

[6] 刘勇. 核磁共振技术在纺织检测中的应用分析[J]. 轻纺工业与技术， 2011， 40(6)：41-42.

[7] 井婷婷.质谱分析技术在纺织品检测方面的应用[J].化学分析计量， 2011， 20(6)：96-99.

APPLICATIONOFSPECTRALANALYSISINTEXTILETESTING

WU Yuan-ming

(Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)

This article reviews the applications of spectral analysis techniques in the textile testing, including X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, mass spectrometry.

spectral analysis; textile testing； application

2012-12-26

吴远明(1987-)， 男， 湖北阳新人， 硕士研究生， 主要从事牛仔染色和纺织品生化加工技术的研究工作。

1672-500X(2013)02-0052-03

TS 107

A

10.3969/j.issn.1672-500x.2013.02.014