Metodi di identificazione delle fibre sintetiche- Jiaxing Fuda Chemical Fiber Factory

Le fibre sintetiche ordinarie si riferiscono principalmente alle sei fibre tradizionali, vale a dire poliestere, nylon, acrilico, polipropilene, vinilon e cloroprene. Anche lo spandex, come filamento elastico comunemente usato, è ampiamente utilizzato.

1. Morfologia e struttura di varie fibre sintetiche

A causa della diversa composizione chimica delle varie fibre sintetiche, variano anche i loro metodi di filatura e formatura. I metodi di filatura e formatura hanno un impatto significativo sulla morfologia e sulla struttura delle fibre.

La filatura a fusione viene utilizzata per fibre di poliestere, nylon e polipropilene; La maggior parte delle fibre acriliche, delle fibre in fiocco di vinile e delle fibre clorurate sono filate ad umido; Lo spandex, alcuni viniloni e le fibre acriliche vengono filati a secco. Durante la filatura a fusione, il polimero fuso viene pressato attraverso il foro della filiera e raffreddato e solidificato in aria. La sezione trasversale della fibra è correlata alla forma del foro della filiera e la sezione trasversale convenzionale è circolare. Le strisce di seta filate a umido si solidificano in soluzione a causa della precipitazione del solvente, con sezione trasversale per lo più non circolare e struttura evidente del nucleo della pelle. Le caratteristiche morfologiche longitudinali e trasversali delle comuni fibre sintetiche sono mostrate nella Tabella 6-1 e nelle Figure 6-1-4.

2. Caratteristiche di combustione di varie fibre sintetiche

Quando si utilizza il metodo di combustione per identificare le fibre, è importante concentrarsi sull'osservazione dello stato delle fibre quando si avvicinano, entrano in contatto e si allontanano dalla fiamma, nonché prestare attenzione all'odore generato durante la combustione e alle caratteristiche del residuo dopo la combustione. Le caratteristiche di combustione delle fibre sintetiche comunemente usate sono mostrate nella Tabella 6-2.

3. Prestazioni di solubilità chimica di varie fibre sintetiche

La stabilità di vari materiali in fibra ai reagenti chimici come acidi, alcali e solventi organici varia. La solubilità delle fibre sintetiche comunemente usate è mostrata nella Tabella 6-3.

4. Punto di fusione di varie fibre sintetiche

La temperatura alla quale i cristalli di un polimero scompaiono completamente, cioè la temperatura alla quale i cristalli fondono, è chiamata punto di fusione. Le fibre sintetiche subiscono cambiamenti nella struttura dei collegamenti intermolecolari ad alta temperatura, prima ammorbidendosi e poi sciogliendosi. La maggior parte delle fibre sintetiche non ha punti di fusione esatti come i cristalli puri e la stessa fibra può avere punti di fusione diversi a causa dei diversi produttori o numeri di lotto. Tuttavia, i punti di fusione dello stesso tipo di fibra sono fissati entro un intervallo relativamente ristretto, che può determinare il tipo di fibra. Le fibre di cellulosa naturale, le fibre di cellulosa rigenerata e le fibre proteiche, a causa del loro punto di fusione superiore al punto di decomposizione, non si sciolgono ad alta temperatura e non si decompongono o carbonizzano.

Il metodo del punto di fusione è generalmente applicabile per identificare le fibre sintetiche con evidenti caratteristiche del punto di fusione, ma non le fibre di cellulosa naturale, le fibre di cellulosa rigenerata e le fibre proteiche. Generalmente non viene utilizzato come mezzo separato di identificazione qualitativa, ma può essere utilizzato come metodo supplementare per la conferma sulla base di altri metodi di identificazione.

Osservazione della temperatura di estinzione delle fibre con un misuratore del punto di fusione o un microscopio polarizzatore con dispositivi di misurazione del riscaldamento e della temperatura per determinare il punto di fusione delle fibre, al fine di identificare il tipo di fibra. Soprattutto per le fibre sintetiche come poliestere, nylon e polipropilene, le loro caratteristiche morfologiche longitudinali e trasversali e le prestazioni di combustione sono molto simili e l'utilizzo del metodo del punto di fusione per l'identificazione presenta vantaggi significativi. I punti di fusione delle principali fibre sintetiche sono riportati nella Tabella 6-4.

5. Spettri infrarossi di fibre comuni

Lo studio della spettroscopia infrarossa (IR) iniziò all'inizio del XX secolo, quando gli scienziati pubblicarono spettri infrarossi di oltre 100 composti organici, fornendo un potente mezzo per identificare composti sconosciuti. Dopo gli anni '70, sulla base dello sviluppo della tecnologia informatica elettronica, la tecnologia sperimentale della spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) è entrata nei laboratori dei chimici moderni ed è diventata un importante strumento per l'analisi strutturale.

(1) I principi di base della spettroscopia infrarossa

Quando un raggio di luce infrarossa con lunghezze d'onda continue viene irradiato sul campione testato e la frequenza di vibrazione o rotazione di un determinato gruppo nella molecola della sostanza è uguale alla frequenza della luce infrarossa, l'energia assorbita dalla molecola passa dall'energia originale livello di energia cinetica di vibrazione dello stato fondamentale (rotazione) al livello di energia cinetica di vibrazione di energia più alta (rotazione). Dopo che la molecola ha assorbito l'energia di radiazione della luce infrarossa, avviene la transizione dei livelli di energia di vibrazione e rotazione e la luce a quella lunghezza d'onda viene assorbita dalla sostanza. Registrare l'assorbimento della luce infrarossa da parte delle molecole utilizzando uno strumento per ottenere uno spettrogramma infrarosso. Pertanto, la spettroscopia infrarossa è l'analisi della struttura delle fibre utilizzando le caratteristiche di assorbimento delle sostanze alla luce infrarossa. Ciascuna banda di assorbimento caratteristica nello spettro contiene informazioni sui gruppi molecolari e sui legami del campione e diverse sostanze hanno spettri di assorbimento dell'infrarosso diversi.

Gli spettrogrammi a infrarossi utilizzano tipicamente la lunghezza d'onda (λ) o il numero d'onda (σ). L'asse orizzontale rappresenta la posizione del picco di assorbimento e l'asse verticale rappresenta l'intensità di assorbimento utilizzando la trasmittanza (T%) o l'assorbanza (A).

(2) Zonizzazione della spettroscopia infrarossa

La gamma di lunghezze d'onda dello spettro infrarosso è compresa tra circa 0,75 e 1000 μ M. Lo spettro infrarosso è solitamente diviso in tre regioni: regione del vicino infrarosso, regione del medio infrarosso e regione del lontano infrarosso. La relazione tra lunghezza d'onda e numero d'onda è mostrata nella Tabella 6-5.

Spettri rotazionali e vibrazionali di alcuni gruppi. Dato che le bande di assorbimento fondamentali della maggior parte delle sostanze organiche e inorganiche si trovano nella regione del medio infrarosso, la regione del medio infrarosso è la regione più studiata e applicata e la spettroscopia a infrarossi comunemente definita si riferisce allo spettro del medio infrarosso.

A seconda della fonte del picco di assorbimento, lo spettro del medio infrarosso può essere approssimativamente suddiviso in due regioni: la regione della frequenza caratteristica e la regione dell'impronta digitale.

① Gamma di frequenza caratteristica (4000-1300 cm-1): i picchi di assorbimento nella gamma di frequenza caratteristica sono generati principalmente dalla vibrazione di stiramento dei gruppi funzionali, con un numero piccolo ma forte caratteristica. Pertanto, sono molto utili nel lavoro di identificazione di gruppo e vengono utilizzati principalmente per identificare i gruppi funzionali. Ad esempio, i gruppi carbonilici, sia in composti come chetoni, acidi, esteri o ammidi, mostrano sempre una vibrazione di stiramento di 5,9 μ. Un forte picco di assorbimento appare intorno a m, come mostrato nella Figura 5.9 dello spettro μ Se c'è un forte picco di assorbimento picco di assorbimento attorno a m, si può determinare approssimativamente la presenza di gruppi carbonilici nella molecola.

② Area dell'impronta digitale (1300-400 cm2): picchi multipli e complessi senza caratteristiche forti, generati principalmente dalla vibrazione di alcuni singoli legami C-O, C-N, C-H, O-H e altri gruppi funzionali. Quando la struttura molecolare è leggermente diversa, ci sono sottili differenze nell'assorbimento in questa regione. Questa situazione è come se ognuno avesse impronte digitali diverse, quindi viene chiamata area delle impronte digitali. L'area dell'impronta digitale è molto utile per distinguere composti con strutture simili.

(3) Spettri infrarossi di fibre comuni

I gruppi caratteristici delle sostanze polimeriche hanno tre caratteristiche principali nello spettro infrarosso: la posizione e l'intensità del picco di assorbimento, nonché la forma del picco di assorbimento. Esistono differenze significative negli spettri infrarossi di diverse sostanze e questo principio può essere utilizzato per identificare le fibre tessili.

Quando si utilizza la spettroscopia infrarossa per identificare le fibre tessili, esistono due processi principali: "misurazione dello spettro" e "lettura dello spettro". La misurazione spettrale prevede la misurazione dello spettro infrarosso di fibre sconosciute. La lettura dello spettro implica il confronto dello spettro infrarosso di fibre sconosciute con lo spettro standard delle fibre conosciute, determinando così la categoria delle fibre sconosciute. L'analisi qualitativa delle fibre tessili mediante spettroscopia infrarossa ha le caratteristiche di essere veloce e conveniente ed è stata ampiamente utilizzata.

Gli spettri infrarossi delle comuni fibre tessili sono mostrati nelle Figure da 6-5 a 6-12, e i principali spettri di assorbimento caratteristici di varie fibre possono essere visti in altri materiali di riferimento.