CN103063578A - 天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法，以天然彩色棉纤维和白色纤维这2种成分组成的混纺产品作为待测对象，包括以下步骤：(a) 、将天然彩色棉纤维和白色纤维分别粉碎； (b)、将天然彩色棉纤维粉末和白色纤维粉末按阶梯状比例进行均匀混合； (c)、利用紫外可见分光光度计对不同纤维混纺比的混合物以及纯天然彩色棉纤维粉末进行紫外漫反射光谱测定；从而建立相应的反射率与波长的关系曲线图； (d) 、分析不同波长下反射率与纤维混纺比的相关性，建立相关性定量计算模型； (e) 选定特征波长；(f）用选定的特征波长来测定待测对象的紫外漫反射率，通过选定的定量计算模型计算出待测对象的混纺比。

Description

天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法

技术领域

本发明涉及一种混纺纤维混纺比的定量方法，特别是一种天然彩色棉混纺纱线中纤维混纺比的测定方法。

背景技术

天然彩色棉是一种本身具有天然色泽、无需染色，可直接织成具有天然颜色纺织品的棉纤维。用天然彩色棉纤维生产的纺织服装具有穿着舒适、色泽自然、柔和典雅、绿色环保等优点，具有广阔的发展前景。由于天然彩色棉纤维品质较差，目前市场上的天然彩色棉产品，基本上为天然彩色棉纤维与其它纤维的混纺产品，主要是与白棉纤维混纺。混纺的目的主要是改善纱线的性能，提高产品的使用性能或达到一些特殊的效果，混纺往往能使各种纤维优势互补，以满足人们对织物使用的要求。

纤维混纺比是混纺纱线生产中的重要工艺参数，对织造成本、织物风格及织物后加工工艺都有影响。在纺织品贸易和使用过程中，纤维含量是不可缺少的重要性能指标，同时也是消费者购买纺织品时的重要关注点。正确标注或检测纺织品纤维含量对保护消费者的利益，维护生产者的合法权益，保障纺织品质量安全，提高正当竞争促销手段有着重要的意义。对于天然彩色棉混纺纱线，简单、精确的测定天然彩色棉纤维含量意义重大。

一直以来，彩色棉混纺产品的定量检测方法和试验条件都备受检测人员的关注。目前, 我国对于天然彩色棉制品混纺比的鉴定还没有一个系统的专业方法和国家标准。国内外大都采用化学溶解法、显微镜法和近红外定量法等做混纺比的测定。但是化学溶解法和显微镜法的检测周期都很长，对检测环境要求高，需要使用到的化学试剂有毒有害，对环境造成污染大，检测成本高，对检测人员的技术和经验要求也较高，同时检测过程对样品必须是破坏性的。近红外法也存在很多缺点，1.它需要大量有代表性且化学值已知的样品建立模型，不适合分析小批量样品；2.其实验结果准确度不高；3.模型需要不断的更新，由于仪器状态改变或标准样品发生变化后的模型都需要随之改变。总之，目前已有的检测方法并没有使天然彩色棉制品的定量分析变得简单、便捷、环保。研究和开发一种快速、简捷、无损、无需化学药剂的检测方法也是国内外纺织品成分定量检测的重大需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简便、检测精度高的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法， 以天然彩色棉纤维和白色纤维这2种成分组成的混纺产品作为待测对象，事先已知天然彩色棉纤维的品种和产地以及白色纤维的品种，包括以下步骤：

(a) 、将天然彩色棉纤维和白色纤维分别粉碎，从而分别得天然彩色棉纤维粉末和白色纤维粉末；

(b)、将天然彩色棉纤维粉末和白色纤维粉末按阶梯状比例进行均匀混合，得若干种不同纤维混纺比的混合物；

(c)、利用带积分球附件的紫外可见分光光度计对步骤(b)所得的若干种不同纤维混纺比的混合物以及纯天然彩色棉纤维粉末进行紫外漫反射光谱测定；

从而建立天然彩色棉纤维和白色纤维在不同的纤维混纺比下，反射率与波长的关系曲线图；

备注说明：上述光度计中是从设定的扫描范围从高到低依次进行扫描，从而得到不同波长和反射率的两组数据；

(d) 、分析不同波长下反射率与纤维混纺比的相关性，建立相关性定量计算模型（即相应的计算公式）；

(e) 选择定量计算模型中有最佳相关性处的波长作为定量检测的特征波长；

(f）用选定的特征波长来测定待测对象的紫外漫反射率，通过选定的定量计算模型计算出待测对象的混纺比（即，待测对象中天然彩色棉纤维的质量含量）。

备注说明：在进行紫外漫反射光谱测定时，先将带积分球附件的紫外可见分光光度计调试到正常工作状态，然后直接将纤维或不同配比的纤维粉未装入样品盒中，进行光谱扫描测定，每种样品取三个样，取平均值。扫描波长230-750nm，光谱带宽1nm，采用相邻平均法对原始光谱数据进行预处理。

作为本发明的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法的改进：步骤(a)中：将天然彩色棉纤维和白色纤维分别粉碎至80目以上。

作为本发明的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法的进一步改进：步骤(b)中：在9种不同纤维混纺比的混合物中，纯天然彩色棉纤维粉末所占的质量比分别为：10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%。

作为本发明的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法的进一步改进：

待测对象由天然绿色棉纤维和白棉纤维组成（即，天然彩色棉纤维为天然绿色棉纤维，白色纤维为白棉纤维）；

特征波长为450nm；

定量计算模型为：y=-14.165Ln(x)+16.3，y为测量所得的紫外漫反射率，x为待测对象的混纺比（即，待测对象中天然绿色棉纤维的质量含量）。

作为本发明的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法的进一步改进：

待测对象由天然棕色棉纤维和白棉纤维组成（即，天然彩色棉纤维为天然棕色棉纤维，白色纤维为白棉纤维）；

特征波长为450nm；

定量计算模型为：y=-14.799Ln(x)+6.0894，y为测量所得的紫外漫反射率，x为待测对象的混纺比（即，待测对象中天然棕色棉纤维的质量含量）。

作为本发明的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法的进一步改进：

待测对象由天然棕色棉纤维和白色涤纶组成（即，天然彩色棉纤维为天然棕色棉纤维，白色纤维为白色涤纶）；

特征波长为500nm；

定量计算模型为：y=-12.447Ln(x)+6.3317，y为测量所得的紫外漫反射率，x为待测对象的混纺比（即，待测对象中天然棕色棉纤维的质量含量）。

备注说明：本发明的方法适用于天然彩色棉纤维与其它常用的白色纺织纤维（如天丝，粘胶等）的混纺。

在本发明中，天然彩色棉纤维为天然绿色棉纤维或天然棕色棉纤维，白色纤维为普通白棉、天丝、涤纶、粘胶等常用纺织纤维。

在实际中，由于目前各地生产的天然彩色棉存在不同的品种，不同的品种间颜色可能存在一定的差异，因此，不同产地的天然彩色棉可能会带来相关拟合曲线的改变；因此，需要事先知道天然彩色棉的产地。而白色纤维与产地无关，因此白色纤维无需知道其产地。

本发明的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法，用带积分球的紫外可见分光光度计，采用紫外可见漫反射光谱法来测定纱线的混纺比；此方法能做到无损定量，并且绿色环保；此方法对于天然彩色棉混纺纱的检测具有良好的效果，该方法也可类推到其它颜色均匀的染色棉制品中的纤维混纺比的测定。

本发明具有如下主要优点：它是一种简单、快捷的天然彩色棉混纺纱线的混纺比的定量分析方法，无需破坏测定的样品，建立模型后可直接对纱线进行测定；同时建立分析模型时需要测定的样品次数较少，可操作性强。

综上所述，本发明的天然彩色棉混纺纱线中纤维混纺比的紫外定量新方法，首先通过测定一系列已知混纺比的两种纤维混合纱的紫外漫反射光谱，分析不同混合比例漫反射率与波长的关系，在特定波长处建立合理的混纺比定量模型，最后利用这一模型测定相同纤维混纺制品的混纺比；该方法利用了天然彩色棉含有天然色素的特性，对天然彩色棉混纺纱线利用带有积分球附件的紫外可见漫反射光谱检测法进行快速无损定量检测，建立对天然彩色棉制品中纤维混纺比的快速无损定量检测模型，为企业或产品质量检测部门对天然彩色棉纤维定量检测提供一种新的方法。

附图说明

图1为不同比例（即不同混纺比）的天然绿色棉和白棉组成的混纺纤维的紫外-可见漫反射光谱图；

图2为选定波长处天然绿色棉与白棉不同配比与反射率的关系图；

图3为不同比例（即不同混纺比）的天然棕色棉和白棉组成的混纺纤维的紫外-可见漫反射光谱图；

图4为选定波长处天然棕色棉与白棉不同配比与反射率的关系图；

图5为不同比例（即不同混纺比）的天然棕色棉和涤纶组成的混纺纤维的紫外-可见漫反射光谱图；

图6为选定波长处天然棕色棉和涤纶不同配比与反射率的关系图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1：

先将普通白棉纤维和天然绿色棉纤维(浙江农业科学院棉花研究所产)粉碎成80目以上的纤维粉末，然后将两种纤维粉末按一定比例混合均匀。一定比例指的是天然绿色棉纤维粉末质量占混合粉末质量的百分比，分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%。再利用带积分球附件的紫外可见分光光度计进行紫外漫反射光谱测定，从而建立在不同混合比例下，反射率与波长的关系曲线图，如图1。然后建立不同波长处反射率y与纤维粉末配比x的相关性曲线图，如图2。具体如下：

250nm处，y=-9.2579Ln(x)+1.6537，相关性系数R的平方为0.9929；

350nm处，y=-11.476Ln(x)+2.84，相关性系数R的平方为0.9917；

450nm处，y=-14.165Ln(x)+16.3，相关性系数R的平方为0.9918；

550nm处，y=-14.737Ln(x)+25.82，相关性系数R的平方为0.9904；

650nm处，y=-15.073Ln(x)+30.539，相关性系数R的平方为0.989。

用选定相关性系数较好并且反射率较大，同时位于扫描波段中部的特征波长450nm来测定未知混纺比的两种相同纤维混纺制品的紫外漫反射率y，最后通过选定的定量计算模型y=-14.165Ln(x)+16.3计算出混纺比x。

即，选择450nm为特征波长的理由是：450nm处的拟合公式中R²大于0.99，并且位于测定波长范围的中间，仪器测定时数据稳定；且反射率也是不大不小，测定时受到的影响相对较少。

实验1、将完全同实施例1所述品种的普通白棉纤维和天然绿色棉纤维分别按15:85、50:50、95:5的质量比进行混纺，从而相应的得混纺产品A、混纺产品B、混纺产品C作为待测对象。

将混纺产品A、混纺产品B、混纺产品C均分别粉碎成80目以上的纤维粉末，再利用带积分球附件的紫外可见分光光度计进行紫外漫反射光谱测定，分别得450nm的特征波长下的反射率y（单位%）：

混纺产品A的反射率为18.75，

混纺产品B的反射率为26.45，

混纺产品C的反射率为58.19；

分别代入y=-14.165Ln(x)+16.3；

从而分别得：

混纺产品A的混纺比为：84.1%，

混纺产品B的混纺比为：48.8%，

混纺产品C的混纺比为：5.2%.

备注说明：上述数据均为天然绿色棉在混纺中所占的比例。

对比实验1、将实验1中的天然绿色棉纤维由浙江省农业科学院棉花研究所产（如实施例1所述）改成新疆彩棉集团所产；其余完全同实验1。

分别得450nm的特征波长下的反射率（单位%）：

混纺产品A的反射率为17.68，

混纺产品B的反射率为24.25，

混纺产品C的反射率为52.89；

分别代入y=-14.165Ln(x)+16.3；

从而分别得

混纺产品A的混纺比为：90.7%，

混纺产品B的混纺比为：57.1%，

混纺产品C的混纺比为：7.6%。.

实施例2：

先将普通白棉纤维和天然棕色棉纤维(浙江农业科学院棉花研究所产)粉碎成80目以上的纤维粉末，然后将两种纤维粉末按一定比例混合均匀。一定比例指的是天然棕色棉纤维粉末质量占混合粉末质量的百分比，分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%。再利用带积分球附件的紫外可见分光光度计进行紫外漫反射光谱测定，从而建立在不同混合比例下，反射率与波长的关系曲线图，如图3。然后建立不同波长处反射率y与纤维粉末配比x的相关性曲线图，如图4。具体为：

250nm处，y=-8.3181Ln(x)-0.2914，相关性系数R的平方为0.9544；

350nm处，y=-12.344Ln(x)+0.9582，相关性系数R的平方为0.9834；

450nm处，y=-14.799Ln(x)+6.0894，相关性系数R的平方为0.9903；

550nm处，y=-15.962Ln(x)+16.14，相关性系数R的平方为0.9879；

650nm处，y=-14.344Ln(x)+36.621，相关性系数R的平方为0.963。

用选定相关性系数较好并且反射率较大，同时位于扫描波段中部的特征波长450nm来测定未知混纺比的两种相同纤维混纺制品的紫外漫反射率y，最后通过选定的定量计算模型y=-14.799Ln(x)+6.0894计算出混纺比x。

实验2、将完全同实施例2所述品种的普通白棉纤维和天然棕色棉纤维(浙江农业科学院棉花研究所产)分别按5:95、50:50、85:15的质量比进行混纺，从而相应的得混纺产品A、混纺产品B、混纺产品C作为待测对象。

将混纺产品A、混纺产品B、混纺产品C均分别粉碎成80目以上的纤维粉末，再利用带积分球附件的紫外可见分光光度计进行紫外漫反射光谱测定，分别得450nm的特征波长下的反射率（单位%）：

混纺产品A的反射率为6.96，

混纺产品B的反射率为16.01，

混纺产品C的反射率为34.26；

分别代入y=-14.799Ln(x)+6.0894；

从而分别得：

混纺产品A的混纺比为：94.3%，

混纺产品B的混纺比为：51.2%，

混纺产品C的混纺比为：14.9%.

备注说明：上述数据均为天然棕色棉在混纺中所占的比例。

实施例3：

先将普通的白色涤纶和天然棕色棉(浙江农业科学院棉花研究所产)纤维粉碎成80目以上的纤维粉末，然后将两种纤维粉末按一定比例混合均匀。一定比例指的是天然棕色棉纤维粉末质量占混合粉末质量的百分比，分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%。再利用带积分球附件的紫外可见分光光度计进行紫外漫反射光谱测定，从而建立在不同混合比例下，反射率与波长的关系曲线图，如图5。然后建立不同波长处反射率与纤维粉末配比的相关性曲线图，如图6。具体为：

450nm处，y= -12.447Ln(x)+6.3317，相关性系数R的平方为0.9885；

500nm处，y= -12.447Ln(x)+6.3317，相关性系数R的平方为0.9894；

550nm处，y= -12.87Ln(x)+12.595，相关性系数R的平方为0.9893；

600nm处，y= -12.945Ln(x)+21.411，相关性系数R的平方为0.9892；

650nm处，y= -12.373Ln(x)+32.279，相关性系数R的平方为0.9882。

用选定相关性系数较好并且反射率较大，同时位于扫描波段中部的特征波长500nm来测定未知混纺比的两种相同纤维混纺制品的紫外漫反射率y，最后通过选定的定量计算模型y=-12.447Ln(x)+6.3317计算出混纺比x。

实验3、将完全同实施例3所述品种的涤纶和天然棕色棉纤维分别按15:85、50:50、85:15的质量比进行混纺，从而相应的得混纺产品A、混纺产品B、混纺产品C作为待测对象。

将混纺产品A、混纺产品B、混纺产品C均分别粉碎成80目以上的纤维粉末，再利用带积分球附件的紫外可见分光光度计进行紫外漫反射光谱测定，分别得500nm的特征波长下的反射率y(单位%)：

混纺产品A的反射率为8.26，

混纺产品B的反射率为14.69，

混纺产品C的反射率为29.36；

分别代入y=-12.447Ln(x)+6.3317；

从而分别得

混纺产品A的混纺比为：85.6%，

混纺产品B的混纺比为：51.1%，

混纺产品C的混纺比为：15.7%.

备注说明：上述数据均为天然棕色棉在混纺中所占的比例。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法，以天然彩色棉纤维和白色纤维这2种成分组成的混纺产品作为待测对象，事先已知天然彩色棉纤维的品种和产地以及白色纤维的品种，其特征在于包括以下步骤：

(a) 、将天然彩色棉纤维和白色纤维分别粉碎，从而分别得天然彩色棉纤维粉末和白色纤维粉末；

(b)、将天然彩色棉纤维粉末和白色纤维粉末按阶梯状比例进行均匀混合，得若干种不同纤维混纺比的混合物；

(c)、利用带积分球附件的紫外可见分光光度计对步骤(b)所得的若干种不同纤维混纺比的混合物以及纯天然彩色棉纤维粉末进行紫外漫反射光谱测定；

从而建立天然彩色棉纤维和白色纤维在不同的纤维混纺比下，反射率与波长的关系曲线图；

(d) 、分析不同波长下反射率与纤维混纺比的相关性，建立相关性定量计算模型；

(e) 选择定量计算模型中有最佳相关性处的波长作为定量检测的特征波长；

(f）用选定的特征波长来测定待测对象的紫外漫反射率，通过选定的定量计算模型计算出待测对象的混纺比。

2.根据权利要求1所述的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法，其特征在于：所述步骤(a)中：将天然彩色棉纤维和白色纤维分别粉碎至80目以上。

3.根据权利要求1或2所述的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法，其特征在于：所述步骤(b)中：在9种不同纤维混纺比的混合物中，纯天然彩色棉纤维粉末所占的质量比分别为：10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%。

4.根据权利要求3所述的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法，其特征在于：

待测对象由天然绿色棉纤维和白棉纤维组成；

特征波长为450nm；

定量计算模型为：y=-14.165Ln(x)+16.3，y为测量所得的紫外漫反射率，x为待测对象的混纺比。

5.根据权利要求3所述的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法，其特征在于：

待测对象由天然棕色棉纤维和白棉纤维组成；

特征波长为450nm；

定量计算模型为：y=-14.799Ln(x)+6.0894，y为测量所得的紫外漫反射率，x为待测对象的混纺比。

6.根据权利要求3所述的天然彩色棉纤维混纺比定量测定方法，其特征在于：

待测对象由天然棕色棉纤维和白色涤纶组成；

特征波长为500nm；

定量计算模型为：y=-12.447Ln(x)+6.3317，y为测量所得的紫外漫反射率，x为待测对象的混纺比。

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