棉纺织品损伤的化学分析

纺织品在生产、运输、服用过程中，尽管采用现代工艺程序控制、最优化工艺和质量控制，纺织品损伤还是不可避免的．有些损伤往往是由固定原因造成的，如果不及时找出损伤产生的原因并进行控制，就会使纺织品生产者蒙受巨大的损失．本文在搜集大量资料并整合的基础上，列举数种不同的化学分析方法对棉损伤的原因进行分析．

1损伤的表现形式

在评价纺织品质量时，人们经常使用损伤和瑕疵两个概念．瑕疵是使商品低于使用价值的缺陷，是与商品要求之间的任意偏差．织物损伤比瑕疵严重，包括机械、热、化学、生物等损伤，是织物在织造、染色、后整理、成衣加工、运输、使用过程中造成的强力下降、磨损、断裂、空洞等严重瑕疵．有些损伤很明显，肉眼就很容易识别．而另一些损伤是潜在或隐藏的，需要用特殊的方法仔细检查或待将来察觉，通常后者是质保的原因．

2化学分析法

2．1损伤程度的测定

2．1．1粘度法测定聚合度

许多类型的损伤如化学、热、光、生物损伤或其他类型的机械损伤都会使聚合物链断裂，发生降解反应．因此，通过测量平均聚合度(DP)可评价损伤程度．如Eisenhut[1]根据平均聚合度DP的降低定义了损伤因数，用于测试纤维素纤维的损伤程度：s=log[(2000／P1)一(2000／P2)+1]／log2，式中P1为损伤前DP值；P2为损伤后DP值．

聚合度可用粘度法测定，以饱和氢氧化铜的乙二胺溶液(CED)为溶剂，通过测定溶剂和一定浓度的纤维素-溶剂在粘度计毛细管中的流出时间，利用Martin公式计算出试样特性粘数{[η]=K(DP·M0)∝“，式中，K为比例常数；仅为与分子形状有关的经验常数；M0为结构单元的分子质量；DP为平均聚合度}后，由Mark方程计算纤维素的聚合度．漂白后s<O.5表示损伤程度不大，可以被接受J>0.75表示损伤严重．对于轻微的损伤，如果对纺织品的质量影响不大，人们往往忽视．但如果损伤严重，必须找出产生损伤的真正原因．测试聚合度法的优点是可对损伤进行定量评价，但是不能测试损伤原因．

2．1．2棉的针头反应

通过显微镜可快速测试棉的化学损伤并估计损伤的程度．用锋利的尖刀或刀片将测试纤维切割成大约1mm的碎片，然后放到含15％氢氧化钠的载玻片上，用盖玻片加盖2—3min，最后测试在切割末端形成的针尖．在未损伤棉中初生胞壁完整无缺，因此，次生胞壁内的纤维在氢氧化钠溶液中剧烈溶胀，纤维在切割末端紧压形成针尖状．化学损伤纤维由于初生胞壁受到破坏，纤维可以无限溶胀，因此，不能形成针尖状．经过交联免烫整理的棉只发生稍微溶胀，不能形成针尖，据此可知纤维受到较大的化学损伤．针尖反应适合于棉纤维的各个加工和整理阶段，但是对亚麻或苎麻则不适用．[2]174-17590％以上的纤维素交联剂含有甲醛，因而可用铬变酸测试织物上的甲醛来进一步验证针尖反应的准确性：少量纤维在1～2mL 72％的硫酸中加热到最高温度（100℃)，其中100mL硫酸溶液中含10g铬变酸．如果l～2min后有红紫色形成则表示有甲醛存在．针头反应与棉损伤的关系见表1．

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2．2损伤原因的测定

2．2．1用Fehling溶液测试酸损伤

纤维素纤维对酸敏感，因此极易受免烫整理中的酸催化剂、纤维素纤维和羊毛混纺染色中的酸剂影响，发生酸损伤．用硫化染料对纤维素染色(储存时产生硫酸使纤维素断裂)时，由于纤维素纤维与免烫整理剂结合，在游泳池水中或含氯漂白剂的清洁剂中都可能造成纤维素纤维酸损伤(形成氯胺，然后分解为盐酸和氧气)．在酸的作用下，纤维素链l，4-糖苷键水解断裂，形成分子链较短、具有更多末端基团的水解纤维素，链末端形成环状半缩醛(与开链的醛数量相同)．此化学损伤测试方法的原理为酸损伤断裂后形成更高浓度的醛基．

Fehling溶液的配制：等量混合A和B溶液(A为6％硫酸铜溶液，B为20g酒石酸钾钠、10g氢氧化钠和100mL蒸馏水的混合溶液)，然后用等量蒸馏水稀释，待用．去脂和皂煮过的试样在新配制的Fehling溶液中沸煮5rain，期间不断用玻璃棒搅拌液体并始终保持试样在液面下，防止与空气接触．如果操作不当，会产生干扰颜色(绿色)．然后用水和稀释醋酸清洗试样，如果出现红色氧化铜沉淀则证明样品发生了酸损伤．原理是氧化还原反应期间纤维素链的醛基氧化生成羧基，二价铜还原生成一价铜．另外，须与未发生损伤的试样进行比较试验，因为未损伤试样在此测试试验中也产生轻微的红色(部分醛基可能已被空气中的氧气氧化)，只有产生明显的红色才代表产生了酸损伤．

2．2．2 Oxycarmine氧化损伤测试

当纤维素纤维用过氧化氢氧化漂白时极易发生催化氧化降解损伤．在氧漂过程中，重金属离子通常发生催化过氧化氢生成过氧自由基的有害降解反应．过氧化氢漂白时，少量金属就足以导致严重的催化损伤，损伤的标志是强力明显降低甚至形成孔洞，但是即使在孔洞的边缘也很难发现离子的痕迹．

氧化损伤纤维素即氧化纤维素的特征是聚合物链的降解断裂，羧基增加．羧基来源：(1)链末端醛基氧化生成羧基，类似于水解纤维素；(2)纤维素葡萄糖结构单元中C-6的伯醇基氧化成羧基，这也是羧基的主要来源．这些伯醇基很易经醛基形式氧化成羧基．较强氧化条件下，C-2、C-3的仲醇基也可氧化生成酮结构，如果此时C-2、C-3之间键断裂同样可生成羧基．这些大量分布在纤维素分子中的羧基是化学法测试纺织品氧化损伤的依据，通常这种测试方法比Fehling溶液测试酸损伤的方法灵敏、准确，因为后者只测试末端基团．氧化羧基可以通过盐式键与碱性染料结合，但是染料不能与未损伤纤维素结合．著名的测试实例是甲基蓝着色试验：用0.1％甲基蓝溶液着色，溶液低温时染色20min，60～100℃时染色5min，然后彻底清洗．[2]胁175-176Oxycarmine着色试验灵敏度是甲基蓝着色试验的4倍，而且前者对氧化纤维素测试效果尤其明显。Oxycarmine方法中的测试染液必须为已贮存的2种成分现配溶液，而且只能使用一天，染色条件简单．为了正确解释产生的蓝色现象，须将未损伤试样和氧化损伤试样进行对比试验．