滌綸短纖維含油率測試
發(fā)布時間：2018-09-02 21:24
(中國石化上海石油化工股份有限公司滌綸事業(yè)部 尤琦《滌綸短纖維含油率測試方法的比較》）
摘 要：采用r萃取稱重法、萃取折射率法、快速法、核磁共振法測定了對滌綸短纖維的含油牢進(jìn)行r比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，萃取稱重法、萃取光折射率法、快速法測定不同油劑的含油率時，應(yīng)根據(jù)油劑的溶解特性，選擇不同的溶劑萃取。對于陰離子型烷基磷酸酯鉀鹽油劑宜選擇苯／甲醇(體私{比1：1)的混和溶劑。4種分析方法中，萃取稱重法測定滌綸短纖維的含油牢結(jié)果偏高；快速法測定的結(jié)果偏低；萃取光折射率法和核磁共振法測定滌綸短纖維的含油率結(jié)果準(zhǔn)確，精密度較高，能正確反映纖維上油情況。
關(guān)鍵詞：聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維短纖維含油率測試方法萃取光折射法 核磁共振法
滌綸短纖維的含油率及含油的均勻性指標(biāo)不僅嚴(yán)重影響到纖維本身的質(zhì)量，更影響到后道織造工序，直接決定纖維是否能滿足工藝過程進(jìn)行正常生產(chǎn)。因此，纖維的含油率指標(biāo)一直是各化纖廠十分重視的指標(biāo)。
滌綸短纖維含油率的測試方法有GB／T14340-1993合成短纖維含油率試驗方法——萃取稱重法和萃取光折射率法，還有目前比較常用的快速法及核磁共振法。由于各種測試方法的原理、使用的溶劑及測試過程的不同，測得的含油率數(shù)據(jù)也各不相同，為了能真正反映纖維上油情況，有必要對這些方法進(jìn)行探索比較，從而找出最佳測試方法，得到準(zhǔn)確可靠的含油率數(shù)據(jù)。
1 實驗
1.1 試樣及試劑
滌綸短纖維：上海石油化工股份有限公司產(chǎn)；德國雙S油劑；苯：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)有限公司制；甲醇：分析純，上海振興化工一廠產(chǎn)；無水乙醚：國藥集團(tuán)化學(xué)有限公司；混合溶劑：苯／甲醇(體積比為1：1)，均為分析純。
1．2 主要儀器
電熱恒溫水浴鍋、恒溫水浴槽、索氏萃取器、阿貝折光儀、分析天平、美周Nicolet Nexus 670FT—lR傅立葉變換紅外光譜儀、瑞士Mettler Tole—do DSC821e差示掃描量熱儀、中國2WAJ阿貝折射儀等。
1．3 分析方法
萃取稱重法：準(zhǔn)確稱取5 g試樣放入索氏萃取器，加入溶劑，在水浴鍋上回流萃取1．5 h，萃取結(jié)束后，將所得萃取液蒸發(fā)烘干，進(jìn)行稱重，得到含油率。
萃取光折射率法：按萃取稱重法將所得萃取液蒸發(fā)烘干，加入0．5 mL純水進(jìn)行溶解，靜置10rain，取澄清液在阿貝折射儀上讀折射率，根據(jù)預(yù)先制作的油劑濃度一折射率工作曲線求出纖維含油率。
快速法：準(zhǔn)確稱取2 g試樣，用溶劑將纖維浸沒，停留約5 rain后將纖維擠干，將鋁箔上的擠出液烘干稱重，得到含油率。
核磁共振法：準(zhǔn)確稱取2 g試樣，將試樣放入試管中，再插入核磁共振儀進(jìn)行測定，根據(jù)預(yù)先制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線得到含油率。
DSC分析：準(zhǔn)確稱取一定量萃取物，在N 氣氛下，以1O℃／rain升溫速率，在30～350℃ 內(nèi)測定萃取物的DSC曲線。
紅外光譜(FTIR)分析：將適量葦取物和溴化鉀充分碾磨后，用壓片機(jī)壓成薄片，在傅立葉變換紅外光譜儀上測得紅外譜圖。
2 結(jié)果與討論
2．1 萃取稱重法
分別使用無水乙醚溶劑和苯／甲醇混和溶劑進(jìn)行萃取，其它測試條件不變，平行測定lO次，取其平均值，結(jié)果見表1。
從表1可看出，用苯／甲醇混和溶劑萃取測得的含油率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用無水乙醚萃取測得的含油率。這是因為，本實驗所用的雙S油劑為陰離子型烷基磷酸酯鉀鹽，而在無水乙醚中難溶，在苯／甲醇混和溶劑中易溶。因此，用無水乙醚不可能將纖維表面的油劑全部萃取下來，而用苯／甲醇混和溶劑能將纖維表面的油劑萃取下來，因此其測得的含油率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用無水乙醚，且精密度較高。所以要根據(jù)溶劑選擇原則，不同的油劑應(yīng)使用不同的溶劑。本實驗所用的油劑宜選擇苯／甲醇混和溶劑。
2．2 不同測試方法的測試結(jié)果比較
用萃取稱重法、萃取光折射率法、快速法及核磁共振法進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表2。
2．2．1 萃取光折射率法和萃取稱重法比較
萃取光折射率法和萃取稱重法雖然采用相同的萃取條件，但后處理不同。從表2可看出：萃取稱重法測得的含油率高于萃取光折射率法，這說明萃取物中除了含有纖維上的油劑外，還可能存在其它非油劑組分。為此將萃取物進(jìn)行DSC分析及紅外光譜分析。測試結(jié)果見圖1。
由圖1a可看出，萃取物在300℃左右有一很強(qiáng)的吸熱峰，而油劑則幾乎沒有。由于一般工業(yè)用聚酯含低聚物2％ ～3％，其中有單體、二聚物、三聚物。低聚物的熔點為310℃左右，這說明萃取物中含有低聚物。
同時由圖1b可以看出：油劑的特征峰出現(xiàn)在2926，2853em附近；萃取物除了油劑的特征峰外，還在l724，1242，1124，725em附近出現(xiàn)了聚酯的特征吸收峰。所以苯／甲醇混和溶劑不但能將油劑萃取下來，同時也能夠萃取出部分低聚物。
因此，萃取稱重法的測試結(jié)果偏高。而萃取光折射率法是測定萃取的油劑水溶液的折射率的實驗證明，萃取物中的非油劑組分在純水和一定濃度的油劑里都不溶解，所以萃取光折射率法測定含油率不會影響到折射率的讀數(shù)，從而確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
2．2．2 萃取光折射率法與快速法比較
由表2可以看出，快速法得到的含油率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光折射率法測得的。這主要是由于快速法處理時間短，不可能將纖維上的油劑全部萃取下來，因此其測得的數(shù)據(jù)明顯偏低。同時在測試過程中快速法會帶進(jìn)許多人為誤差，如：在測試過程中由于操作人員對纖維擠干的程度不同、處理鋁箔的恒重的操作水平不同等，從而造成數(shù)據(jù)的波動，數(shù)據(jù)的離散程度大。
2．2．3 萃取光折射率法與核磁共振法的比較
通過不同的測試方法比較，萃取光折射率法不僅排除了人為誤差，而且排除了苯／甲醇混和溶劑萃取出的纖維上部分低聚物對測試結(jié)果的影響，因此其測得數(shù)據(jù)最能反映出纖維的上油情況。但由于萃取光折射率法過程復(fù)雜，采用對人體有毒害的苯／甲醇混合溶劑，耗時長，可長達(dá)3 h。而化纖生產(chǎn)是連續(xù)化生產(chǎn)，不能及時了解生產(chǎn)的狀況，不能滿足生產(chǎn)的需求。目前核磁共振法在纖維含油率上的應(yīng)用，解決了以上的問題。其分析過程簡單、迅速、準(zhǔn)確。但核磁共振法在某種程度上又依賴于傳統(tǒng)的測試方法。其標(biāo)準(zhǔn)曲線是采用萃取光折射率法測得的標(biāo)準(zhǔn)濃度的含油率而建立的。從表2的實驗結(jié)果看，核磁共振法測得的數(shù)據(jù)與萃取光折射率法一致，且精確度較高。
3 結(jié)論
a．滌綸短纖維生產(chǎn)中使用不同的油劑，含油率測試，在進(jìn)行萃取時，應(yīng)根據(jù)溶劑選擇原則，使用不同的溶劑。對于德圍雙S油劑，采用苯／甲醇混合溶劑為宜。
b．苯／甲醇混合溶劑除了能將纖維表面的油劑萃取外，還能萃取出部分低聚物，導(dǎo)致萃取稱重法比萃取光折射率法測定的含油率結(jié)果偏高。
C．快速法測定含油率由于處理時時間短，油劑不能全部萃取出，導(dǎo)致含油率結(jié)果偏低。
d．萃取光折射率法測定含油率比萃取稱重法、快速法測定結(jié)果準(zhǔn)確、誤差較小，該法能正確反映纖維的上油情況。
e．核磁共振法與萃取光折射率法測得含油率的結(jié)果一致。且精確度高，核磁共振法雖然分析過程簡單，但由于滌綸短纖維含油率比較低，其標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的建立、測試時的影響因素還需進(jìn)一步探索。
