石英砂固体分散剂制样的裂解气相色谱法测定涤/毛纤维混纺比列

胡晓燕　孙杨等

摘 要 基于纵型微型炉裂解器的裂解气相色谱法（PyGC）建立了涤/毛纤维混纺比例的测定方法。以石英砂为固体质量分散剂，将样品加入其中碾磨成粉末后称量进样，在550 ℃的裂解温度下得到相应的裂解色谱图，依据各自特征裂解谱图与释放气体分析曲线可识别涤纶与羊毛纤维；选择涤/毛二元混纺纤维裂解谱图上涤纶的特征裂解产物——联苯为定量峰，计算混纺纤维中涤纶的质量百分含量，进而推算出羊毛纤维的含量。样品和石英砂的最佳配比为0.02 g ∶ 4 g，涤纶质量在0.0256～0.2048 mg范围内联苯的线性良好，相关系数R2=0.9952。对不同涤/毛混纺比例的实际样品进行了测定，相对标准偏差RSD<3% （n=3）； 本法与国标法所得结果的偏差小于5%。结果表明，本方法简便、准确，适合涤/毛二元混纺纤维混纺比例的质控分析。

关键词 裂解气相色谱； 释放气体分析； 石英砂； 涤纶； 羊毛； 混纺比例

1 引 言

涤纶与羊毛、棉等混纺纤维的分析有助于纤维生产工艺和产品质量的控制，且在贸易、刑侦和考古中也有着重要作用。纤维的鉴别，常见的有显微镜法、燃烧法、溶解法等[1]。近年来，电镜技术、热分析[2]、红外光谱[3]、拉曼光谱[4]等在纤维的分析中亦得到广泛的应用。而对混纺纤维比列的定量主要采用国标的化学溶解法[5]，但该法操作繁琐、费时，约需8～10 h，且需较大的样品及试剂量。

裂解气相色谱法（PyGC）是将高分子物质裂解成气态的小分子片段从而由载气带入气相色谱分析的方法[6，7]。可直接分析固体样品，样品用量少，快速且无需前处理。由于化学与天然纤维的裂解产物不同，如涤纶主要为合成聚合物的裂解产物有苯、苯甲酸、乙烯酯苯甲酸、联苯等，棉主要为天然纤维素的裂解产物如小分子的醛、酮、醇与糖类等。据此，PyGC已应用于鉴定各类纤维素纤维[8]、羊毛纤维[9，10]、棉与各类合成纤维[11]等。Yang等[12]基于同一质量不同性质纤维裂解产生的挥发性产物总量不同，采用PyGC定量分析涤/棉混纺比例，但该法的重现性不够好。Cho等[13]采用居里点裂解器的PyGC法测定涤/棉混纺比例，依据涤/棉谱图上涤纶的裂解产物之一进行了定量测定。但该裂解器温度不可连续调节，对样品量及形态要求较高。迄今，采用PyGC法对涤/毛混纺纤维的定量测定鲜见报道，为克服取样与称量误差而采用固体分散剂作为PyGC的样品前处理技术亦鲜见报道。

本研究采用纵型微型炉裂解器的PyGC法对涤/毛纤维的混纺比例进行定量分析研究。以石英砂为固体质量分散剂制备样品，利用PyGC/MS鉴定涤/毛混纺纤维中两者裂解产物的差异，找出涤纶区别于羊毛的特征裂解产物， 通过对该物质的PyGC定量分析，计算出二元混纺纤维中涤纶的质量百分含量，进而推算出羊毛的含量，建立了PyGC对涤/毛混纺纤维比例的快速、准确的定量方法。

2 实验部分

2.1 仪器及样品

PY2020 iD纵型微型炉裂解器（日本Frontier Lab.公司），CP 3800气相色谱仪（美国Varian 公司）， Trace DSQⅡ气相色谱质谱联用仪（美国Thermo Fisher 公司），BP211 D 电子天平（德国Sartorius 公司）。

纯涤纶、纯羊毛样品及涤/毛混纺样品均来自浙江省纺织测试研究院。其中涤/毛混纺黑布及灰布的涤纶百分含量分别为69.5%与70.4%，由该院按国家标准GB/T 29102009测得。涤纶含量为30%， 50%， 70%， 90%的自制样品，是将纯涤纶与羊毛样品按质量比3 ∶ 7， 5 ∶ 5， 7 ∶ 3， 9 ∶ 1混合所得。石英砂（分析纯，颗粒度为0.3～0.7 mm（25～50目）， 国药集团）。

2.2 样品处理

将涤纶、羊毛样品和各涤/毛混纺样品剪成<2 mm的碎片。 分别准确称取上述样品碎片各0.02 g，与4.00 g石英砂混合，置于碾钵中碾磨15～20 min，至能过120目筛的均匀粉末，置于玻璃称量瓶中，待测。

2.3 裂解气相色谱/质谱测定及条件

称量微量样品于惰性化处理的微型不锈钢样品杯中。待炉温到达550 ℃后，将样品固定于进样杆并安装至裂解炉上，约1 min 后，按进样杆按钮，同时开始色谱炉的程序升温。样品以自由落体形式落入炉心，瞬间高温裂解，产生的小分子裂解片段由载气带入PyGC（/MS）分析，测定装置同文献[14]。裂解炉温度为550 ℃，Interface温度为300 ℃。

摘 要 基于纵型微型炉裂解器的裂解气相色谱法（PyGC）建立了涤/毛纤维混纺比例的测定方法。以石英砂为固体质量分散剂，将样品加入其中碾磨成粉末后称量进样，在550 ℃的裂解温度下得到相应的裂解色谱图，依据各自特征裂解谱图与释放气体分析曲线可识别涤纶与羊毛纤维；选择涤/毛二元混纺纤维裂解谱图上涤纶的特征裂解产物——联苯为定量峰，计算混纺纤维中涤纶的质量百分含量，进而推算出羊毛纤维的含量。样品和石英砂的最佳配比为0.02 g ∶ 4 g，涤纶质量在0.0256～0.2048 mg范围内联苯的线性良好，相关系数R2=0.9952。对不同涤/毛混纺比例的实际样品进行了测定，相对标准偏差RSD<3% （n=3）； 本法与国标法所得结果的偏差小于5%。结果表明，本方法简便、准确，适合涤/毛二元混纺纤维混纺比例的质控分析。

关键词 裂解气相色谱； 释放气体分析； 石英砂； 涤纶； 羊毛； 混纺比例

1 引 言

涤纶与羊毛、棉等混纺纤维的分析有助于纤维生产工艺和产品质量的控制，且在贸易、刑侦和考古中也有着重要作用。纤维的鉴别，常见的有显微镜法、燃烧法、溶解法等[1]。近年来，电镜技术、热分析[2]、红外光谱[3]、拉曼光谱[4]等在纤维的分析中亦得到广泛的应用。而对混纺纤维比列的定量主要采用国标的化学溶解法[5]，但该法操作繁琐、费时，约需8～10 h，且需较大的样品及试剂量。

裂解气相色谱法（PyGC）是将高分子物质裂解成气态的小分子片段从而由载气带入气相色谱分析的方法[6，7]。可直接分析固体样品，样品用量少，快速且无需前处理。由于化学与天然纤维的裂解产物不同，如涤纶主要为合成聚合物的裂解产物有苯、苯甲酸、乙烯酯苯甲酸、联苯等，棉主要为天然纤维素的裂解产物如小分子的醛、酮、醇与糖类等。据此，PyGC已应用于鉴定各类纤维素纤维[8]、羊毛纤维[9，10]、棉与各类合成纤维[11]等。Yang等[12]基于同一质量不同性质纤维裂解产生的挥发性产物总量不同，采用PyGC定量分析涤/棉混纺比例，但该法的重现性不够好。Cho等[13]采用居里点裂解器的PyGC法测定涤/棉混纺比例，依据涤/棉谱图上涤纶的裂解产物之一进行了定量测定。但该裂解器温度不可连续调节，对样品量及形态要求较高。迄今，采用PyGC法对涤/毛混纺纤维的定量测定鲜见报道，为克服取样与称量误差而采用固体分散剂作为PyGC的样品前处理技术亦鲜见报道。

本研究采用纵型微型炉裂解器的PyGC法对涤/毛纤维的混纺比例进行定量分析研究。以石英砂为固体质量分散剂制备样品，利用PyGC/MS鉴定涤/毛混纺纤维中两者裂解产物的差异，找出涤纶区别于羊毛的特征裂解产物， 通过对该物质的PyGC定量分析，计算出二元混纺纤维中涤纶的质量百分含量，进而推算出羊毛的含量，建立了PyGC对涤/毛混纺纤维比例的快速、准确的定量方法。

2 实验部分

2.1 仪器及样品

PY2020 iD纵型微型炉裂解器（日本Frontier Lab.公司），CP 3800气相色谱仪（美国Varian 公司）， Trace DSQⅡ气相色谱质谱联用仪（美国Thermo Fisher 公司），BP211 D 电子天平（德国Sartorius 公司）。

纯涤纶、纯羊毛样品及涤/毛混纺样品均来自浙江省纺织测试研究院。其中涤/毛混纺黑布及灰布的涤纶百分含量分别为69.5%与70.4%，由该院按国家标准GB/T 29102009测得。涤纶含量为30%， 50%， 70%， 90%的自制样品，是将纯涤纶与羊毛样品按质量比3 ∶ 7， 5 ∶ 5， 7 ∶ 3， 9 ∶ 1混合所得。石英砂（分析纯，颗粒度为0.3～0.7 mm（25～50目）， 国药集团）。

2.2 样品处理

将涤纶、羊毛样品和各涤/毛混纺样品剪成<2 mm的碎片。 分别准确称取上述样品碎片各0.02 g，与4.00 g石英砂混合，置于碾钵中碾磨15～20 min，至能过120目筛的均匀粉末，置于玻璃称量瓶中，待测。

2.3 裂解气相色谱/质谱测定及条件

称量微量样品于惰性化处理的微型不锈钢样品杯中。待炉温到达550 ℃后，将样品固定于进样杆并安装至裂解炉上，约1 min 后，按进样杆按钮，同时开始色谱炉的程序升温。样品以自由落体形式落入炉心，瞬间高温裂解，产生的小分子裂解片段由载气带入PyGC（/MS）分析，测定装置同文献[14]。裂解炉温度为550 ℃，Interface温度为300 ℃。

摘 要 基于纵型微型炉裂解器的裂解气相色谱法（PyGC）建立了涤/毛纤维混纺比例的测定方法。以石英砂为固体质量分散剂，将样品加入其中碾磨成粉末后称量进样，在550 ℃的裂解温度下得到相应的裂解色谱图，依据各自特征裂解谱图与释放气体分析曲线可识别涤纶与羊毛纤维；选择涤/毛二元混纺纤维裂解谱图上涤纶的特征裂解产物——联苯为定量峰，计算混纺纤维中涤纶的质量百分含量，进而推算出羊毛纤维的含量。样品和石英砂的最佳配比为0.02 g ∶ 4 g，涤纶质量在0.0256～0.2048 mg范围内联苯的线性良好，相关系数R2=0.9952。对不同涤/毛混纺比例的实际样品进行了测定，相对标准偏差RSD<3% （n=3）； 本法与国标法所得结果的偏差小于5%。结果表明，本方法简便、准确，适合涤/毛二元混纺纤维混纺比例的质控分析。

关键词 裂解气相色谱； 释放气体分析； 石英砂； 涤纶； 羊毛； 混纺比例

1 引 言

涤纶与羊毛、棉等混纺纤维的分析有助于纤维生产工艺和产品质量的控制，且在贸易、刑侦和考古中也有着重要作用。纤维的鉴别，常见的有显微镜法、燃烧法、溶解法等[1]。近年来，电镜技术、热分析[2]、红外光谱[3]、拉曼光谱[4]等在纤维的分析中亦得到广泛的应用。而对混纺纤维比列的定量主要采用国标的化学溶解法[5]，但该法操作繁琐、费时，约需8～10 h，且需较大的样品及试剂量。

裂解气相色谱法（PyGC）是将高分子物质裂解成气态的小分子片段从而由载气带入气相色谱分析的方法[6，7]。可直接分析固体样品，样品用量少，快速且无需前处理。由于化学与天然纤维的裂解产物不同，如涤纶主要为合成聚合物的裂解产物有苯、苯甲酸、乙烯酯苯甲酸、联苯等，棉主要为天然纤维素的裂解产物如小分子的醛、酮、醇与糖类等。据此，PyGC已应用于鉴定各类纤维素纤维[8]、羊毛纤维[9，10]、棉与各类合成纤维[11]等。Yang等[12]基于同一质量不同性质纤维裂解产生的挥发性产物总量不同，采用PyGC定量分析涤/棉混纺比例，但该法的重现性不够好。Cho等[13]采用居里点裂解器的PyGC法测定涤/棉混纺比例，依据涤/棉谱图上涤纶的裂解产物之一进行了定量测定。但该裂解器温度不可连续调节，对样品量及形态要求较高。迄今，采用PyGC法对涤/毛混纺纤维的定量测定鲜见报道，为克服取样与称量误差而采用固体分散剂作为PyGC的样品前处理技术亦鲜见报道。

本研究采用纵型微型炉裂解器的PyGC法对涤/毛纤维的混纺比例进行定量分析研究。以石英砂为固体质量分散剂制备样品，利用PyGC/MS鉴定涤/毛混纺纤维中两者裂解产物的差异，找出涤纶区别于羊毛的特征裂解产物， 通过对该物质的PyGC定量分析，计算出二元混纺纤维中涤纶的质量百分含量，进而推算出羊毛的含量，建立了PyGC对涤/毛混纺纤维比例的快速、准确的定量方法。

2 实验部分

2.1 仪器及样品

PY2020 iD纵型微型炉裂解器（日本Frontier Lab.公司），CP 3800气相色谱仪（美国Varian 公司）， Trace DSQⅡ气相色谱质谱联用仪（美国Thermo Fisher 公司），BP211 D 电子天平（德国Sartorius 公司）。

纯涤纶、纯羊毛样品及涤/毛混纺样品均来自浙江省纺织测试研究院。其中涤/毛混纺黑布及灰布的涤纶百分含量分别为69.5%与70.4%，由该院按国家标准GB/T 29102009测得。涤纶含量为30%， 50%， 70%， 90%的自制样品，是将纯涤纶与羊毛样品按质量比3 ∶ 7， 5 ∶ 5， 7 ∶ 3， 9 ∶ 1混合所得。石英砂（分析纯，颗粒度为0.3～0.7 mm（25～50目）， 国药集团）。

2.2 样品处理

将涤纶、羊毛样品和各涤/毛混纺样品剪成<2 mm的碎片。 分别准确称取上述样品碎片各0.02 g，与4.00 g石英砂混合，置于碾钵中碾磨15～20 min，至能过120目筛的均匀粉末，置于玻璃称量瓶中，待测。

2.3 裂解气相色谱/质谱测定及条件

称量微量样品于惰性化处理的微型不锈钢样品杯中。待炉温到达550 ℃后，将样品固定于进样杆并安装至裂解炉上，约1 min 后，按进样杆按钮，同时开始色谱炉的程序升温。样品以自由落体形式落入炉心，瞬间高温裂解，产生的小分子裂解片段由载气带入PyGC（/MS）分析，测定装置同文献[14]。裂解炉温度为550 ℃，Interface温度为300 ℃。