烟用二醋酸纤维素丝束与聚丙烯丝束的鉴别特征研究

2023-07-04孟红明顾健龙秦世春

云南化工 2023年6期

马静，孟红明，杨兵，顾健龙，魏佳，秦世春

（云南省烟草质量监督检测站，云南昆明 650106）

烟用丝束是用于加工烟用滤棒，由大量连续长丝集束并卷曲而成的长条带状纤维束。目前国内广泛使用的是二醋酸纤维素丝束和聚丙烯丝束。二醋酸纤维素丝束是以天然高分子纤维素二醋酸酯为原料加工制成的丝束，用于卷制醋酸纤维滤棒。聚丙烯纤维丝束是以聚丙烯树脂为原料加工制成的丝束，用于卷制聚丙烯丝束滤棒，但其吸食性能和过滤效率不如传统的二醋酸纤维素滤棒［1-3］。由于醋酸纤维丝束价格高且不易获取，假冒卷烟多采用聚丙烯丝束作为滤棒材料。因此，丝束类型是卷烟真伪鉴别的一个重要特征。本文采用燃烧法、溶解法和红外吸收光谱法对两种类型丝束的燃烧性能、溶解性能和红外吸收性能进行研究，总结出二酸酸纤维素丝束与聚丙烯丝束的鉴别方法，为烟用丝束的定性鉴别分析提供快速、准确的测试方法。

1 材料、试剂与仪器

1.1 材料

9种规格烟用二醋酸纤维素丝束，编号C1-C9，2种规格烟用聚丙烯丝束，编号B1-B2。

1.2 试剂

100%丙酮溶液，蒸馏水。

1.3 仪器

傅里叶变换红外光谱仪，美国，Nicolet IS50。

2 结果与讨论

2.1 燃烧法

燃烧法的测试原理是根据各种纤维靠近火焰、接触火焰、离开火焰时所产生的不同现象、燃烧时所产生的气味、燃烧后的残留物状态来分辨纤维类别［4］。实验时用镊子夹持纤维的一端，缓慢地移近火焰，分别观察纤维在整个燃烧过程中所发生的现象。表1是两种类型丝束的燃烧特征。在靠近火焰时两种类型的丝束均会发生融缩，接触火焰时熔融燃烧，离开火焰时二醋酸纤维素丝束继续熔融燃烧，而聚丙烯丝束燃烧过程中产生液滴，这是由于两种丝束的化学成分不同所致。二醋酸纤维素丝束的成分为醋酸纤维素，燃烧时直接分解成碳化物和醋酸，而聚丙烯丝束的成分为聚丙烯，燃烧后产生二氧化碳和水，会形成液滴，成分的差异也造成两种丝束燃烧时产生的气味和残留物状态明显不同［5-6］。因此，燃烧法可以作为丝束类型定性鉴别的一种方法。

表1 不同类型丝束的燃烧特征

2.2 溶解法

溶解法的原理是利用纤维在不同温度下、不同化学试剂中的溶解特性来鉴别丝束类型。生产二醋酸纤维素丝束所用的溶剂为丙酮，因此采用丙酮作为溶剂进行溶解法实验。在常温条件下采用5种不同浓度的丙酮溶液开展了溶解性实验，将相同质量的两种丝束分别浸泡在相同体积的丙酮溶液中，均匀摇动5min以保证样品充分溶解。图1和表2是二醋酸纤维素丝束和聚丙烯丝束在不同浓度的丙酮水溶液中的溶解性实验结果。结果显示，二醋酸纤维素丝束能溶于70%以上质量分数的丙酮溶液，聚丙烯丝束在不同浓度的丙酮溶液中均不溶解。

图1 两种类型的丝束在70%丙酮水溶液中的溶解状况

表2 不同类型丝束在不同浓度的丙酮水溶液中的溶解性实验结果

分别在3个实验室对9个烟用二醋酸纤维素丝束和2个烟用聚丙烯丝束进行验证实验，结果表明（表3），3个实验室鉴别结果完全一致。因此，采用质量分数为70.0%以上的丙酮水溶液作为溶剂进行丝束类型的定性鉴别式可行的。

表3 溶解法鉴别丝束类型的验证实验结果

2.3 红外吸收光谱法

红外吸收光谱法的测定原理是利用纤维特有的红外吸收光谱特征来鉴定和分析丝束类型，不同类型纤维的红外光谱图特征明显差异，特征图谱差异可以鉴别出纤维成分，从而判断纤维的类型［5］。按照FZ／T 01057.8-2012《纺织纤维鉴别试验方法第8部分：红外吸收光谱鉴别方法》的要求，采用傅里叶红外吸收光谱仪对二醋酸纤维素丝束和聚丙烯纤维丝束进行分析［7］，标准中给出的醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维的主要吸收谱带及其特性频率如表4所示。将丝束样品置于红外水平ATR附件晶体表面上，压平后对其进行扫描，设定扫描范围（4000～650）cm-1，扫描次数32次，分辨率4 cm-1。采集到的2种不同类型丝束的红外吸收光谱谱图，见图2。由于醋酸纤维素是纤维素上的羟基被酯基取代后得到的产物［8］，因此二醋酸纤维素丝束在（1764～1720）cm-1处有明显的C＝O伸缩振动频率，而聚丙烯纤维则不存在该官能团，在此处没有振动吸收特征峰。根据这一差异，可以鉴别丝束的类型。