发明内容
鉴于上述问题,本申请提供了一种循环再生聚酯纤维的快速检测方法及应用,该快速检测方法能够高效快速地定性鉴别原生聚酯纤维和再生聚酯纤维,并对再生聚酯纤维的加工程度做出半定量区分,同时,对于被染色和含有涂层的再生聚酯纤维,无需进行其他预处理等操作步骤,可有效填补该领域的技术空白。
为实现上述目的,本发明的一个方面,发明人提供了一种循环再生聚酯纤维的快速检测方法,包括以下步骤:
纤维试样制备:将待鉴别的聚酯纤维裁切成纤维试样;
差示扫描量热曲线采集:取适量所述纤维试样放入铝坩埚内并压盖置于差示扫描量热仪内,实施差示扫描量热检测,并记录所述纤维试样的差示扫描量热曲线;
定性及半定量分析:将所述差示扫描量热曲线与参比样品的差示扫描量热曲线进行比对,分析差示扫描量热曲线图对应的反应热吸收峰,根据所述纤维试样和参比样品反应热吸收峰的峰型、相对强度和温差比对分析结果,确定所述待鉴别循环再生聚酯纤维为原生聚酯纤维或再生聚酯纤维的定性结果,及半定量区分再生聚酯纤维的循环再生加工程度。
差示扫描量热法(DSC)是一种热分析方法。它是在程序升温的条件下,测量试样与参比物之间的能量差(或功率差)随温度变化的一种分析方法。差示扫描量热法有补偿式和热流式两种。在差示扫描量热中,为使试样和参比物的温差保持为零,在单位时间所必需施加的热量与温度的关系曲线称为差示扫描量热DSC曲线,它以单位时间所加热量(样品吸热或放热的速率,即热流率)为纵坐标,以温度或时间为横坐标,可以测量多种热力学和动力学参数,例如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度等。差示扫描量热法常应用于考察样品物质的晶态转变、熔融、脱水、玻璃化转变、相容性、反应动力学、氧化及降解等性质的转变与反应,从而获得物质微观结构热变化和宏观热性能的内在联系。
差示扫描量热仪的常规使用操作包括如下操作步骤:
1、打开气体阀。
2、打开制冷机开关。
3、打开仪器电源开关。
4、打开电脑,点击桌面上“仪器控制图标”,双击仪器图标,联机完成。
5、设置升温程序和气氛。
6、称取一定量的样品置入坩埚中并压盖。
7、将样品重量输入到控制软件中,并调零点。
8、点击开始测试样品。
9、软件可按要求对曲线进行各种处理,如标峰,从文件菜单中选择打印,将曲线图以不同形式打印出报告。
10、退出系统。
在探索本发明的过程中,发明人发现,现有技术中的一些纤维鉴定方法,虽然也使用了差示扫描量热方法进行鉴别和定量,但鉴定的对象均为分子结构层面存在实质差别的不同的纤维,根据不同纤维的热反应温度范围不发生重叠的特性,在此基础上对热反应峰面积积分获得,并且需要多步数理计算获得定量结果,复杂耗时。本发明目的一是定性鉴别原生聚酯纤维和循环再生聚酯纤维这两类纤维;二是在定性鉴别的基础上,对循环再生聚酯纤维的加工程度作出半定量的区分。此外,本发明技术方案同样适用于染色和带有涂层的原生聚酯纤维/循环再生聚酯纤维的定性和半定量区分,该方法也未见有研究报道。
本发明要鉴别的循环再生聚酯纤维PET和原生聚酯纤维PET在化学组成、聚集态结构和理化性质上都没有本质区别和外观上的明显不同,目前常规的纤维鉴别方法无法将它们准确、高效地区分。发明人发现循环再生聚酯纤维和原生聚酯纤维在低聚物含量及结晶度方面存在差异,且聚酯纤维被循环再生加工的次数越多,该差异越明显。这是由于聚酯纤维被循环再生的次数越多,随着聚酯纤维分子重复熔解、喷丝、解聚和再聚合等过程的进行,使得再生聚酯纤维产生了更多的低聚物,且被循环再生的次数越多,再生聚酯纤维中的低聚物含量越高。因此,在升温进行差示扫描量热仪检测时,循环再生聚酯纤维会出现两个或多个吸热峰,两个或多个吸热峰的出现表明了两种或多种不同类型聚合物或不同晶体形态的存在,由不同类型聚合物或不同晶体形态在不同温度下产生了反应热。发明人根据聚酯纤维分子中的低聚物与主链不同反应热的原理,采集聚酯纤维试样的反应热数据,使之以差示扫描量热DSC曲线的形式展现出来,达到定性和半定量鉴别的目的。并且,通过大量的实践验证发现,这种定性和半定量鉴别在聚酯纤维被染色或含涂层的情况下仍然有效和稳定适用,不受颜料分子和涂料分子的影响。
本发明技术方案中的待鉴别的聚酯纤维为原生聚酯纤维或循环再生聚酯纤维,采用差示扫描量热分析技术,无需借助数理计算等复杂分析方法,对待鉴别的聚酯纤维试样采用差示扫描量热DSC曲线呈现分子微观结构热变化,将特定反应热的吸收峰特点作比对,依据比对结果不但对待鉴别的聚酯纤维试样进行定性确定和区分。并且,发明人根据聚酯纤维循环再利用加工分子结构中低聚物组分和含量变化的原理,不使用任何溶液和溶剂,通过循环再利用加工后的聚酯纤维差示扫描量热曲线吸收峰峰型变宽、峰数增加和向低温位移,达到半定量判定聚酯纤维被循环再利用加工程度的目的,判别结果简单直观、准确高效。由于循环再利用加工程度过大将导致聚酯纤维性能改变,本发明技术拟为日后可能出现的相关循环再利用聚酯纤维的检测技术和标准制定提供参考,以期更进一步为循环再利用加工程度不同的聚酯纤维拓展不同的应用领域和方向提供支持。本发明技术方案未采用任何额外的溶剂,也不需要对待鉴别的聚酯纤维做任何其他预处理,从得到待鉴别聚酯纤维到得到定性半定量鉴别结果仅需要20分钟左右,该方法非常高效、环保、稳定和准确,适合在生产、销售、采购和鉴定循环再生聚酯纤维及其纺织品的市场主体以及检测机构中广泛推广。
由于本发明技术方案旨在高效而准确地确定聚酯纤维是原生聚酯纤维还是循环再生聚酯纤维,即本发明的定性和半定量鉴别方法针对的鉴别对象是原生聚酯纤维和循环再生聚酯纤维这两种纤维。原生聚酯纤维和循环再生聚酯纤维的化学组成、聚集态结构和理化性质上都没有本质区别,仅在低聚物含量及结晶度存在差异等特点,因此,该快速检测方法优先适用于待鉴别纤维为原生聚酯纤维和循环再生聚酯纤维中的一种,而非与原生聚酯纤维和循环再生聚酯纤维完全不同的其他纤维。
在一些优选的实施例中,所述纤维试样的平均长度为0.1-1mm。纤维试样的长度过长,待鉴别聚酯纤维之间堆叠较蓬松,容易导致受热不均匀,且会降低制样的量,减弱差示扫描量热DSC信号。
在一些优选的实施例中,所述纤维试样的差示扫描量热曲线采集步骤中,差示扫描量热分析使用的试样质量为1-5mg。这样的设置与纤维试样的热反应随温度变化的特性有关,纤维试样质量过大,由于热传导在纤维试样内形成温度梯度,使曲线分辨率变差,影响鉴别结果;纤维试样质量过小,减弱热反应信号,影响鉴别结果。
在一些优选的实施例中,所述差示扫描量热曲线采集步骤中,取适量所述纤维试样放入铝坩埚内放入差示扫描量热仪内后,还包括使所述差示扫描量热仪升温至500℃的步骤。升温速率不做特别要求,可以调整为10-30℃/min,也可以调整为30-50℃/min。这样的设置与待鉴别的纤维试样随温度变化的特性有关,升温速率过小,由于升温较慢会使鉴别时长变长以外,还会降低反应热吸收峰的分辨率,影响鉴别结果;升温速率过大,温度滞后越严重,使得纤维试样的实际温度低于仪器显示的程序温度,容易导致分析误差。
在一些优选的实施例中,所述参比样品包括原生聚酯纤维参比样品和再生聚酯纤维参比样品。将所述纤维试样差示扫描量热DSC曲线图与参比样品的差示扫描量热DSC曲线图进行比对分析,以20℃/min的升温速率和N2气氛围下从室温升到500℃,所述原生聚酯纤维高温处的吸热峰强度是低温处吸热峰强度的一倍左右,且高温处和低温处的两个吸热峰温度间隔在一定范围内;而循环再生聚酯纤维根据加工的程度表现为:循环再生加工程度较少的循环再生聚酯纤维的高温处和低温处两个吸热峰强度相当,或高温处的吸热峰强度小于低温处吸热峰的强度;高温处和低温处两个吸热峰温度间隔比原生聚酯纤维的两个吸热峰温度间隔稍大;循环再生加工程度较多的循环再生聚酯纤维出现更多的吸热峰、或者出现了更宽的吸热峰,低温处吸热峰的强度大于或与高温处的吸热峰强度相当,且高温处的吸热峰和低温处吸热峰与原生聚酯纤维的两吸热峰相比,均向低温方向产生位移。
更加优选地,所述原生聚酯纤维参比样品包括黑色原生聚酯纤维参比样品和白色原生聚酯纤维参比样品。所述再生聚酯纤维参比样品包括白色的再生聚酯纤维参比样品和黑色再生聚酯纤维参比样品。待测再生聚酯纤维试样包括黑色、白色、橙色、紫色、黄色、绿色等各种不同颜色的再生聚酯纤维和/或带有涂层的再生聚酯纤维试样。对待待测纤维试样是各种颜色或带涂层的纤维试样时,仍然可以用白色或黑色再生聚酯纤维参比样品进行比对。也就是,在采用本发明技术方案对待鉴别聚酯纤维试样是原生或是再生,以及对待鉴别循环再生聚酯纤维的再生循环加工程度进行区分时,并不严格要求待鉴别聚酯纤维试样必须是黑色或白色,即便是已经经过颜料染色和/或经过涂料加工含有涂层,也仍然可以不经任何预处理,无需对这些颜料或涂料进行去除,就可直接进行本发明技术方案的检测,检测结果依然是准确、稳定和高效的。因此,本发明不仅可用差示扫描量热法对原生聚酯纤维和循环再生聚酯纤维进行定性鉴别,包括染色的和带有涂层的聚酯纤维试样,而且可结合定性分析结果对循环再生聚酯纤维的循环再利用加工程度做了半定量的理论鉴定,是一个突破传统的鉴别手段。
针对鉴别得到的结果结合反应热吸收峰的强度和温差对比进行分析得出鉴别结论是本发明技术的另一个贡献。在所述定性及半定量分析步骤中,升温速率为10-30℃/min,若待鉴别的纤维试样出现两个反应热吸收峰或一个很宽的反应热吸收峰,且该两个反应热吸收峰与所述原生聚酯纤维参比样品的高温和低温反应热吸收峰相比均向低温度方向偏移,则确定所述待鉴别的纤维试验为再生聚酯纤维;若待鉴别的纤维试样出现两个反应热吸收峰,且高温处对应的反应热吸收峰强度大于低温处对应的反应热吸收峰强度的一倍以上,则确定所述待鉴别的纤维试验为原生聚酯纤维。
进一步地,对于再生聚酯纤维的定性判定还可以是以下几种情况,若待鉴别的纤维试样出现两个反应热吸收峰,高温处对应的反应热吸收峰强度与低温处对应的反应热吸收峰的强度相当或小于低温处对应的反应热吸收峰的强度,且该两个反应热吸收峰与所述原生聚酯纤维参比样品的反应热吸收峰相比均向低温度方向偏移,则确定所述待鉴别的纤维试验为再生聚酯纤维;或者,若待鉴别的纤维试样出现两个反应热吸收峰,低温处反应热吸收峰与所述原生聚酯纤维参比样品低温处的反应热吸收峰相比向低温度方向偏移,且两个反应热吸收峰的温差范围大于原生聚酯纤维的两个反应热吸收峰的温差范围,则确定所述待鉴别的纤维试验为再生聚酯纤维;又或者,若待鉴别的纤维试样出现多于两个或是一个很宽的反应热吸收峰,且该两个反应热吸收峰与所述原生聚酯纤维参比样品的反应热吸收峰相比均向低温度方向偏移,且高温处对应的反应热吸收峰强度小于低温处对应的反应热吸收峰强度,则确定所述待鉴别的纤维试验为再生聚酯纤维。
另一些优选的实施例中,在所述差示扫描量热曲线采集步骤中,还包括在所述差示扫描量热仪内预先设置惰性气体气氛的步骤。该预设气氛与获得的纤维试样分子热解过程有关,预设气氛若为氧化性或反应性气体,则反应热过程复杂,差示扫描量热DSC曲线变形,影响鉴别分析。
本发明的另一个方面,发明人提供了第一方面所述的快速检测方法在定性半定量化鉴别聚酯纤维为原生聚酯纤维或再生聚酯纤维方面的应用,其中,所述半定量化鉴别为对所述再生聚酯纤维循环再生利用程度的确定。
上述技术方案针对已知待鉴别聚酯纤维试样为原生聚酯纤维或循环再生聚酯纤维时,可以高效、准确地确定待鉴别纤维是原生聚酯纤维还是循环再生聚酯纤维,且从理论上半定量的鉴别聚酯纤维被循环再生的加工程度。整个鉴别过程不加入其他有机溶剂,也不用前处理和长时间的仪器操作以及复杂的数理计算,具备更加环保、高效和准确的特点,提供了一种创新的纤维鉴别技术方案。对于待鉴别的聚酯纤维试样是否经过染色或涂层加工也不做特殊要求,适用性广,填补了经过染色或含有涂层再生聚酯纤维鉴别的技术空白,对于推动实施百分百的再生涤纶产品行动倡议具有很好的技术支撑意义,适合在纺织行业进行大力推广应用,并有效促进了检验检测技术的发展。
上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述,为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案,进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施,并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解,以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。
具体实施方式
为详细说明本申请可能的应用场景,技术原理,可实施的具体方案,能实现目的与效果等,以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本申请的保护范围。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例,亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上,在本申请中,只要不存在技术矛盾或冲突,各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合,以形成相应的可实施的技术方案。
除非另有定义,本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例,而不是旨在限制本申请。
在本申请的描述中,用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,表示:存在A,存在B,以及同时存在A和B这三种情况。另外,本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。
在本申请中,诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。
在没有更多限制的情况下,在本申请中,语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的开放式表述,意在涵盖非排他性的包含,这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素,从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素,而且还可以包括没有明确列出的其他要素,或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。
与《审查指南》中的理解相同,在本申请中,“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数;“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外,在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个),与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解,例如“多组”、“多次”等,除非另有明确具体的限定。
在本申请实施例的描述中,所使用的与空间相关的表述,诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等,所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解,而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作,因此不能理解为对本申请实施例的限制。
除非另有明确的规定或限定,在本申请实施例的描述中,所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如,所述“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体设置;其可以是机械连接,也可以是电连接,也可以是通信连接;其可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连;其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言,可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。
本申请的实施例使用的差示扫描量热仪为PerkinElmer的DSC8500。
本申请实施例中的原生聚酯纤维和循环再生聚酯纤维参比样品来自上海市纺织工业技术监督所、以及经GRS认证的循环再生聚酯纤维供应商包括深证市丰泽纺织品有限公司、东莞市聚祥鑫纺织品有新公司、樱花线业工厂。
实施例1原生白色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图及其温度-吸收峰特点分析
采用哈氏切片器将0.5g原生白色聚酯纤维参比样品切成平均长度为0.1-1mm的纤维试样;取1-5mg切好的原生白色聚酯纤维参比样品放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录待原生白色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图,得到图2所示的原生白色聚酯纤维参比样品差示扫描量热曲线图。
从图2中分析可知,原生白色聚酯纤维参比样品在250℃和255℃左右有两个反应热吸收峰。温度250℃处的反应热吸收峰对应于原生白色聚酯纤维参比样品分子内的低聚物,温度255℃处的反应热吸收峰对应于原生白色聚酯纤维参比样品的大分子主链;且温度255℃处的反应热吸收峰的强度大于温度250℃处的反应热吸收峰强度的一倍。
实施例2原生黑色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图及其温度-吸收峰特点分析
采用哈氏切片器将0.5g原生黑色聚酯纤维参比样品切成平均长度为0.1-1mm的纤维试样;取1-5mg切好的原生黑色聚酯纤维参比样品放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录原生黑色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图,得到图2所示原生黑色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图。
从图3中分析可知,原生黑色聚酯纤维参比样品在250℃和254℃左右有两个反应热吸收峰。温度250℃处的反应热吸收峰对应于原生黑色聚酯纤维参比样品分子内的低聚物,温度254℃处的反应热吸收峰对应于原生黑色聚酯纤维参比样品的大分子主链;且温度254℃处的反应热吸收峰的强度大于在温度250℃处的反应热吸收峰强度的一倍。
实施例1和实施例2得到的原生白色聚酯纤维参比样品和原生黑色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热反应热吸收峰的对比关系如表1所示。
表1原生白色聚酯纤维参比样品和原生黑色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热反应热吸收峰的对比
实施例3循环再生白色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图及其温度-吸收峰特点分析
采用哈氏切片器将1g循环再生白色聚酯纤维参比样品切成平均长度为1mm的纤维试样,取2mg切好的循环再生白色聚酯纤维参比样品放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录循环再生白色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图,得到图4所示的循环再生白色聚酯纤维参比样品差示扫描量热曲线图。
从图4中分析可知,本实施例的循环再生白色聚酯纤维参比样品在温度251℃和257℃处左右有两个反应热吸收峰。温度251℃处的反应热吸收峰对应于循环再生白色聚酯纤维参比样品分子内的低聚物,温度257℃处的反应热吸收峰对应于循环再生白色聚酯纤维参比样品的大分子主链;温度251℃处的反应热吸收峰的强度大于在温度257℃处的反应热吸收峰的强度。
实施例4循环再生黑色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图及其温度-吸收峰特点分析
采用哈氏切片器将1g循环再生黑色聚酯纤维参比样品切成平均长度为1mm的纤维试样;取2mg切好的循环再生黑色聚酯纤维参比样品放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录循环再生黑色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图,得到图5所示循环黑色再生聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图。
从图5中分析可知,循环再生黑色聚酯纤维参比样品在温度249℃和256℃左右处有两个反应热吸收峰。温度249℃处的反应热吸收峰对应于循环再生黑色聚酯纤维参比样品的低聚物,温度256℃处的反应热吸收峰对应于循环再生黑色聚酯纤维参比样品的大分子主链;温度249℃处的反应热吸收峰的强度大于在温度256℃处的反应热吸收峰的强度。
实施例3和实施例4得到的循环再生白色聚酯纤维参比样品和循环再生黑色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热反应热吸收峰的对比关系如表2所示。
表2循环再生白色聚酯纤维参比样品和循环再生黑色聚酯纤维参比样品的差示扫描量热反应热吸收峰的对比关系
实施例5将待鉴别白色聚酯纤维试样1用本发明技术方案进行定性及半定量鉴定及其结果
采用哈氏切片器将1g的待鉴别聚酯(白色)纤维试样1切成平均长度为1mm的纤维试样;取2mg切好的待鉴别聚酯(白色)纤维试样1放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录待鉴别聚酯(白色)纤维试样1的差示扫描量热曲线图,得到图6所示待鉴别聚酯(白色)纤维试样1差示扫描量热曲线图。
从图6中分析可知,待鉴别聚酯(白色)纤维试样1在温度248℃、250℃和252℃三处左右出现3个反应热吸收峰(反应热吸收峰多余两个的情形)。受到不同低聚物的影响,反应热吸收峰与原生聚酯纤维相比均向低温度偏移,且3个反应热吸收峰强度相当。因此,确定待鉴别聚酯(白色)纤维试样1为再生聚酯纤维。
半定量比对分析:将该纤维试样的差示扫描量热曲线与实施例3中的方法得到的循环再生聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图进行比对,该纤维试样出现3个反应热吸收峰,且低温处反应热吸收峰(248℃)和高温处反应热吸收峰(252℃)比实施例3中低温处反应热吸收峰(251℃)和高温处反应热吸收峰(257℃)均向低温处偏移,则可判断该待鉴别纤维为再生聚酯纤维,且循环再生的加工程度大于实施例3中样品的循环再生的加工程度。
实施例6将待鉴别白色聚酯纤维试样2用本发明技术方案进行定性及半定量鉴定及其结果
采用哈氏切片器将1g待鉴别聚酯(白色)纤维试样2切成平均长度为1mm的纤维试样;取2mg切好的待鉴别聚酯(白色)纤维试样2放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录待鉴别聚酯(白色)纤维试样2的差示扫描量热曲线图,得到图7所示待鉴别聚酯(白色)纤维试样2的差示扫描量热曲线图。
从图7中分析可知,待鉴别聚酯(白色)纤维试样2在温度244℃、249℃和254℃左右三处出现3个反应热吸收峰。温度为244℃和249℃处的反应热吸收峰对应于待鉴别聚酯(白色)纤维试样2分子内的低聚物,温度254℃处的反应热吸收峰对应于待鉴别聚酯(白色)纤维试样2的大分子主链;受到不同低聚物的影响,温度244℃和249℃处的反应热吸收峰与原生聚酯纤维相比向低温度偏移,且温度244℃和249℃处的反应热吸收峰强度远大于温度254℃处的反应热吸收峰强度。由此,确定待鉴别聚酯(白色)纤维试样2为再生聚酯纤维。
半定量比对分析:将该纤维试样的差示扫描量热曲线与实施例3中的方法得到的循环再生聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图进行比对,该纤维试样出现3个反应热吸收峰,且低温处反应热吸收峰(244℃)和高温处反应热吸收峰(254℃)比实施例3中低温处反应热吸收峰(251℃)和高温处反应热吸收峰(257℃)均向低温处偏移,则可判断该待鉴别纤维为再生聚酯纤维,且循环再生的加工程度大于实施例3中样品的循环再生的加工程度。
进一步的,将该纤维试样的差示扫描量热曲线与实施例5中的方法得到的循环再生聚酯纤维试样的差示扫描量热曲线图进行比对,该纤维试样低温处反应热吸收峰(244℃)强度大于高温处反应热吸收峰(254℃)强度,而实施例5中低温处反应热吸收峰(248℃)强度小于高温处反应热吸收峰(252℃)强度;且该纤维试样低温处反应热吸收峰(244℃)比实施例5中低温处反应热吸收峰(248℃)向低温方向位移,且该纤维试样低温处反应热吸收峰(244℃)和高温处反应热吸收峰(254℃)温差范围大于实施例5中低温处反应热吸收峰(248℃)和高温处反应热吸收峰(252℃)的温差范围,则可判断该待鉴别纤维循环再生的加工程度大于实施例5中试样的循环再生的加工程度。
实施例7将待鉴别白色聚酯纤维试样3用本发明技术方案进行定性及半定量鉴定及其结果
采用哈氏切片器将1g待鉴别聚酯(白色)纤维试样3切成平均长度为1mm的纤维试样;取2mg切好的待鉴别聚酯(白色)纤维试样3放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录待鉴别聚酯(白色)纤维试样3的差示扫描量热曲线图,得到图8所示待鉴别聚酯(白色)纤维试样3的差示扫描量热曲线图。
从图8中分析可知,受到不同低聚物的影响,待鉴别聚酯(白色)纤维试样3在温度240℃-250℃处出现1个很宽的反应热吸收峰。反应热吸收峰与原生聚酯纤维相比均向低温度偏移。因此,确定待鉴别聚酯(白色)纤维试样3为再生聚酯纤维。
半定量比对分析:将该纤维试样的差示扫描量热曲线与实施例3中的方法得到的循环再生聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图进行比对,该纤维试样出现1个很宽的反应热吸收峰,且两端处反应热吸收峰(240℃和250℃)比实施例3中低温处反应热吸收峰(251℃)和高温处反应热吸收峰(257℃)均向低温处偏移,则可判断该待鉴别纤维为再生聚酯纤维,且循环再生的加工程度大于实施例3中样品的循环再生的加工程度。
实施例8将待鉴别聚酯(黑色)纤维试样4用本发明技术方案进行定性及半定量鉴定及其结果
采用哈氏切片器将1g待鉴别聚酯(黑色)纤维试样4切成长度为1mm的纤维试样;取2mg切好的待鉴别聚酯(黑色)纤维试样4放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录待鉴别聚酯(黑色)纤维试样4的差示扫描量热曲线图,得到图9所示待鉴别聚酯(黑色)纤维试样4差示扫描量热曲线图。
从图9中分析可知,受到不同低聚物的影响,待鉴别聚酯(黑色)纤维试样4在温度246℃、248℃、249℃和253℃左右有多处反应热吸收峰。低温处反应热吸收峰对应于低聚物且反应热吸收峰的强度大于在温度253℃处的反应热吸收峰的强度。因此,确定待鉴别聚酯(黑色)纤维试样4为再生聚酯纤维。
半定量比对分析:将该纤维试样的差示扫描量热曲线与实施例4中的方法得到的循环再生聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图进行比对,该纤维试样出现4个反应热吸收峰,且低温处反应热吸收峰(246℃)和高温处反应热吸收峰(253℃)比实施例4中低温处反应热吸收峰(249℃)和高温处反应热吸收峰(256℃)均向低温处偏移,则可判断该待鉴别纤维为再生聚酯纤维,且循环再生的加工程度大于实施例4中样品的循环再生的加工程度。
实施例9将待鉴别聚酯(紫色)纤维试样5用本发明技术方案进行定性及半定量鉴定及其结果
采用哈氏切片器将1g待鉴别聚酯(紫色)纤维试样5切成平均长度为1mm的纤维试样;取2mg切好的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样5放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录待鉴别聚酯(紫色)纤维试样5的差示扫描量热曲线图,得到图10所示待鉴别聚酯(紫色)纤维试样5差示扫描量热曲线图。
从图10中分析可知,待鉴别聚酯(紫色)纤维试样5在温度242℃和252℃左右处有两个反应热吸收峰。温度242℃处的反应热吸收峰对应于待鉴别聚酯(紫色)纤维试样5低聚物,温度252℃处的反应热吸收峰对应于待鉴别聚酯(紫色)纤维试样5聚酯大分子主链;反应热吸收峰与原生聚酯纤维相比均向低温度偏移,且两个反应热吸收峰的温差范围大于原生聚酯纤维的两个反应热吸收峰的温差范围。因此,确定待鉴别聚酯(紫色)纤维试样5为再生聚酯纤维。
半定量比对分析:将该纤维试样的差示扫描量热曲线与实施例3和实施例4中的方法得到的循环再生聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图进行比对,该纤维试样2个反应热吸收峰(242℃和252℃)比实施例3和实施例4中2处反应热吸收峰均向低温处偏移,且高低温处温差范围扩大到10℃,则可判断该待鉴别纤维为再生聚酯纤维,且循环再生的加工程度大于实施例3和实施例4中样品的循环再生的加工程度。
实施例10将待鉴别聚酯(橙色)纤维试样6用本发明技术方案进行定性及半定量鉴定及其结果
采用哈氏切片器将1g待鉴别聚酯(橙色)纤维试样6切成平均长度为1mm的纤维试样;取2mg切好的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样6放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录待鉴别聚酯(橙色)纤维试样6的差示扫描量热曲线图,得到图11所示待鉴别聚酯(橙色)纤维试样6差示扫描量热曲线图。
从图11中分析可知,待鉴别聚酯(橙色)纤维试样6在温度240℃和250℃左右处有两个反应热吸收峰。温度240℃处的反应热吸收峰对应于待鉴别聚酯(橙色)纤维试样6低聚物,温度250℃处的反应热吸收峰对应于待鉴别聚酯(橙色)纤维试样6的聚酯大分子主链;反应热吸收峰与原生聚酯纤维相比均向低温度偏移,且两个反应热吸收峰的温差范围大于原生聚酯纤维的两个反应热吸收峰的温差范围。因此,确定待鉴别聚酯(橙色)纤维试样6为再生聚酯纤维。
半定量比对分析:将该纤维试样的差示扫描量热曲线与实施例3和实施例4中的方法得到的循环再生聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图进行比对,该纤维试样2个反应热吸收峰(240℃和250℃)比实施例3和实施例4中2处反应热吸收峰均向低温处偏移,且高低温处温差范围扩大到10℃,则可判断该待鉴别纤维为再生聚酯纤维,且循环再生的加工程度大于实施例3和实施例4中样品的循环再生的加工程度。
实施例11将带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样7用本发明技术方案进行定性及半定量鉴定及其结果
采用哈氏切片器将1g带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样7切成长度为1mm的纤维试样;取2mg切好的带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样7放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪试样炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样7的差示扫描量热曲线图,得到图12所示带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样7的差示扫描量热曲线图。
从图12中分析可知,带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样7在温度242℃和252℃左右处有两个反应热吸收峰。温度242℃处的反应热吸收峰对应于带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样7低聚物,温度252℃处的反应热吸收峰对应于带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样7聚酯大分子主链;反应热吸收峰与原生聚酯纤维相比均向低温度偏移,且两个反应热吸收峰的温差范围大于原生聚酯纤维的两个反应热吸收峰的温差范围。因此,确定带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(紫色)纤维试样7为再生聚酯纤维。
半定量比对分析:将该纤维试样的差示扫描量热曲线与实施例3和实施例4中的方法得到的循环再生聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图进行比对,该纤维试样2个反应热吸收峰(242℃和252℃)比实施例3和实施例4中2处反应热吸收峰均向低温处偏移,且高低温处温差范围扩大到10℃,则可判断该待鉴别纤维为再生聚酯纤维,且循环再生的加工程度大于实施例3和实施例4中样品的循环再生的加工程度。
实施例12将带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样8用本发明技术方案进行定性及半定量鉴定及其结果
采用哈氏切片器将1g带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样8切成平均长度为1mm的纤维试样;取2mg切好的带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样8放入铝坩埚中并置于PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热仪样品炉内,在氮气环境下,以20℃/min的速率从室温升到500℃,记录带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样8的差示扫描量热曲线图,得到图13所示带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样8的差示扫描量热曲线图。
从图13中分析可知,带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样8在温度241℃和252℃左右处有两个反应热吸收峰。温度241℃处的反应热吸收峰对应于带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样8低聚物,温度252℃的反应热吸收峰对应于带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样8聚酯大分子主链;反应热吸收峰与原生聚酯纤维相比均向低温度偏移,且两个反应热吸收峰的温差范围大于原生聚酯纤维的两个反应热吸收峰的温差范围。因此,确定带聚氨酯涂层的待鉴别聚酯(橙色)纤维试样8为再生聚酯纤维。
半定量比对分析:将该纤维试样的差示扫描量热曲线与实施例3和实施例4中的方法得到的循环再生聚酯纤维参比样品的差示扫描量热曲线图进行比对,该纤维试样2个反应热吸收峰(241℃和252℃)比实施例3和实施例4中2处反应热吸收峰均向低温处偏移,且高低温处温差范围扩大到11℃,则可判断该待鉴别纤维为再生聚酯纤维,且循环再生的加工程度大于实施例3和实施例4中样品的循环再生的加工程度。
本发明上述实施例所代表的技术方案均不使用酸碱溶液等任何溶剂,鉴别过程中不会有废水等溶液物质外排,因此具备环境友好特点。其次,定性鉴别操作的主要时间除了待鉴别聚酯纤维试样的裁切以外,就是PerkinElmer的DSC8500差示扫描量热的采集时间。升温的时间,以20℃/min的升温速率为例,从室温25℃升到500℃,一次的采样所需时间小于30min。在纤维成分分析中0.1-1g样品即属于大量,常见的纤维差示扫描量热分析实验或光谱实验使用的样品量为1-10mg;另外,这里的大量还指的是纤维的数量,通常有几百根纤维,这也反应了样品的整体性和代表性,避免单根样品不具代表性的缺陷。由于采用大量纤维样品实验,实验结果具有代表性,因此不需要多次重复差示扫描量热分析测试。综上,本申请的技术方案针对待鉴别聚酯纤维是原生还是循环再生的定性问题,以及对同是循环再生的聚酯纤维其被循环再生加工的次数多少的半定量区分都具有高效、准确和环保的优点。此外,本申请技术方案的实施不受待鉴别聚酯纤维上是否带有染色颜料和涂层涂料的影响。发明人通过纤维生产商或者纺织企业提供的原生聚酯纤维和循环再生聚酯纤维的样品进行反复、大量和多次试验(包括盲选试验)验证,鉴别结果与产品实际种类一致,鉴别准确率重复性也一致,该鉴别方法得到的准确率高达100%。
最后需要说明的是,尽管在本申请的说明书文字及附图中已经对上述各实施例进行了描述,但并不能因此限制本申请的专利保护范围。凡是基于本申请的实质理念,利用本申请说明书文字及附图记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案,以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等,均包括在本申请的专利保护范围之内。