Metode identifikacije sintetičkih vlakana- Jiaxing Fuda Chemical Fiber Factory

Obična sintetička vlakna uglavnom se odnose na šest tradicionalnih vlakana, naime poliester, najlon, akril, polipropilen, vinilon i kloropren. Spandex, kao često korišteni elastični filament, također je široko korišten.

1. Morfologija i struktura raznih sintetičkih vlakana

Zbog različitog kemijskog sastava različitih sintetičkih vlakana, razlikuju se i njihove metode predenja i oblikovanja. Metode predenja i oblikovanja imaju značajan utjecaj na morfologiju i strukturu vlakana.

Predenje iz taline koristi se za poliesterska, najlonska i polipropilenska vlakna; Većina akrilnih vlakana, vinilonskih rezanih vlakana i kloriranih vlakana je mokro ispredeno; Spandeks, neka vinilonska i akrilna vlakna suše se centrifugom. Tijekom predenja taline, rastaljeni polimer se istiskuje kroz otvor predilnice te se hladi i skrućuje na zraku. Poprečni presjek vlakana povezan je s oblikom rupe spinereta, a konvencionalni poprečni presjek je kružni. Mokro predene svilene trake skrućuju se u otopini zbog taloženja otapala, s uglavnom nekružnim poprečnim presjekom i očitom strukturom jezgre kože. Morfološke karakteristike uzdužnog i poprečnog presjeka uobičajenih sintetičkih vlakana prikazane su u tablici 6-1 i slikama 6-1-4.

2. Značajke izgaranja raznih sintetičkih vlakana

Kada koristite metodu izgaranja za identifikaciju vlakana, važno je usredotočiti se na promatranje stanja vlakana kada priđu, dođu u kontakt i napuste plamen, te obratiti pozornost na miris koji nastaje tijekom izgaranja i karakteristike ostatka nakon izgaranja. Značajke izgaranja uobičajeno korištenih sintetičkih vlakana prikazane su u tablici 6-2.

3. Izvedba kemijske topljivosti raznih sintetičkih vlakana

Stabilnost različitih vlaknastih materijala na kemijske reagense kao što su kiseline, lužine i organska otapala varira. Topivost uobičajeno korištenih sintetičkih vlakana prikazana je u tablici 6-3.

4. Talište raznih sintetičkih vlakana

Temperatura na kojoj kristali u polimeru potpuno nestaju, tj. temperatura na kojoj se kristali tale, naziva se talište. Sintetička vlakna podliježu promjenama u strukturi međumolekularne veze pod visokom temperaturom, prvo omekšavaju, a zatim se tope. Većina sintetičkih vlakana nema točna tališta kao čisti kristali, a ista vlakna mogu imati različita tališta zbog različitih proizvođača ili brojeva serija. Međutim, točke taljenja iste vrste vlakana fiksne su unutar relativno uskog raspona, što može odrediti vrstu vlakna. Prirodna celulozna vlakna, regenerirana celulozna vlakna i proteinska vlakna, zbog svog tališta višeg od točke raspada, ne tope se pod visokom temperaturom te se razgrađuju ili karboniziraju.

Metoda tališta općenito je primjenjiva za identifikaciju sintetičkih vlakana s očitim karakteristikama tališta, ali ne i za prirodna celulozna vlakna, regenerirana celulozna vlakna i proteinska vlakna. Općenito se ne koristi kao zasebno sredstvo kvalitativne identifikacije, ali se može koristiti kao dopunska metoda za potvrdu na temelju drugih metoda identifikacije.

Promatranje temperature ekstinkcije vlakana pod mjeračem tališta ili polarizacijskim mikroskopom s uređajima za zagrijavanje i mjerenje temperature za određivanje tališta vlakana, kako bi se identificirala vrsta vlakna. Osobito za sintetička vlakna kao što su poliester, najlon i polipropilen, njihove morfološke karakteristike uzdužnog i poprečnog presjeka i izgaranje vrlo su slične, a korištenje metode tališta za identifikaciju ima značajne prednosti. Točke taljenja glavnih sintetičkih vlakana prikazane su u tablici 6-4.

5. Infracrveni spektri uobičajenih vlakana

Proučavanje infracrvene spektroskopije (IR) počelo je početkom 20. stoljeća, kada su znanstvenici objavili infracrvene spektre preko 100 organskih spojeva, pružajući moćno sredstvo za identifikaciju nepoznatih spojeva. Nakon 1970-ih godina, na temelju razvoja elektroničke računalne tehnologije, eksperimentalna tehnologija Fourierove transformacije infracrvene spektroskopije (FTIR) ušla je u laboratorij modernih kemičara i postala važan alat za strukturnu analizu.

(1) Osnovni principi infracrvene spektroskopije

Kada se snop infracrvene svjetlosti s kontinuiranim valnim duljinama ozrači na ispitivani uzorak, a frekvencija vibracije ili rotacije određene skupine u molekuli tvari je ista kao frekvencija infracrvene svjetlosti, apsorbirana energija molekule prelazi iz izvorne osnovno stanje vibracija (rotacija) razina kinetičke energije na razinu kinetičke energije vibracije (rotacije) više energije. Nakon što molekula apsorbira energiju zračenja infracrvenog svjetla, dolazi do prijelaza razina energije vibracije i rotacije, a svjetlost te valne duljine apsorbira tvar. Zabilježite apsorpciju infracrvenog svjetla od strane molekula pomoću instrumenta za dobivanje infracrvenog spektrograma. Stoga je infracrvena spektroskopija analiza strukture vlakana korištenjem apsorpcijskih karakteristika tvari za infracrveno svjetlo. Svaki karakteristični apsorpcijski pojas u spektru sadrži informacije o molekulskim skupinama i vezama uzorka, a različite tvari imaju različite infracrvene apsorpcijske spektre.

Infracrveni spektrogrami obično koriste valnu duljinu（ λ) Ili valni broj（ σ) Vodoravna os predstavlja položaj vrha apsorpcije, a okomita os predstavlja intenzitet apsorpcije pomoću prijenosa (T%) ili apsorbancije (A).

(2) Zoniranje infracrvene spektroskopije

Raspon valnih duljina infracrvenog spektra je otprilike 0,75 do 1000 μM. Infracrveni spektar obično se dijeli na tri područja: blisko infracrveno područje, srednje infracrveno područje i daleko infracrveno područje. Odnos između valne duljine i valnog broja prikazan je u tablici 6-5.

Rotacijski spektri i vibracijski spektri pojedinih skupina. Zbog činjenice da se osnovne apsorpcijske trake većine organskih i anorganskih tvari pojavljuju u srednjem infracrvenom području, srednje infracrveno područje je najviše proučavano i primjenjivano područje, a infracrvena spektroskopija koja se obično naziva infracrvena spektroskopija odnosi se na srednji infracrveni spektar.

Prema izvoru vrha apsorpcije, srednji infracrveni spektar može se grubo podijeliti u dva područja: područje karakteristične frekvencije i područje otiska prsta.

① Karakteristični frekvencijski raspon (4000-1300cm-1): Vrhovi apsorpcije u karakterističnom frekvencijskom rasponu uglavnom su generirani rastezanjem vibracija funkcionalnih skupina, s malim brojem, ali jakim karakteristikama. Stoga su vrlo vrijedni u radu na identifikaciji skupine i uglavnom se koriste za identifikaciju funkcionalnih skupina. Na primjer, karbonilne skupine, bilo u spojevima kao što su ketoni, kiseline, esteri ili amidi, uvijek pokazuju vibraciju rastezanja od 5,9 μ. Jaki apsorpcijski vrh pojavljuje se oko m, kao što je prikazano na slici 5.9 spektra μ Ako postoji jaka apsorpcijskog vrha oko m, može se grubo odrediti da u molekuli postoje karbonilne skupine.

② Područje otiska prsta (1300-400 cm2): Višestruki i složeni vrhovi bez jakih karakteristika, uglavnom generirani vibracijom neke jednostruke veze C-O, C-N, C-H, O-H i drugih funkcionalnih skupina. Kada je molekularna struktura malo drugačija, postoje suptilne razlike u apsorpciji u ovom području. Ova situacija je kao da svatko ima različite otiske prstiju, stoga se naziva područje otisaka prstiju. Područje otiska prsta vrlo je korisno za razlikovanje spojeva slične strukture.

(3) Infracrveni spektri uobičajenih vlakana

Karakteristične skupine polimernih tvari imaju tri glavne karakteristike na infracrvenom spektru: položaj i intenzitet apsorpcijskog vrha, kao i oblik apsorpcijskog vrha. Postoje značajne razlike u infracrvenom spektru različitih tvari, a ovaj princip se može koristiti za identifikaciju tekstilnih vlakana.

Kada se koristi infracrvena spektroskopija za identifikaciju tekstilnih vlakana, postoje dva glavna procesa: "mjerenje spektra" i "očitavanje spektra". Spektralno mjerenje uključuje mjerenje infracrvenog spektra nepoznatih vlakana. Očitavanje spektra uključuje usporedbu infracrvenog spektra nepoznatih vlakana sa standardnim spektrom poznatih vlakana, čime se određuje kategorija nepoznatih vlakana. Kvalitativna analiza tekstilnih vlakana pomoću infracrvene spektroskopije ima značajke brze i praktične, te je široko korištena.

Infracrveni spektri uobičajenih tekstilnih vlakana prikazani su na slikama 6-5 do 6-12, a glavni karakteristični apsorpcijski spektri različitih vlakana mogu se vidjeti u drugim referentnim materijalima.