Phương pháp nhận dạng sợi tổng hợp- Jiaxing Fuda Chemical Fiber Factory

Sợi tổng hợp thông thường chủ yếu đề cập đến sáu loại sợi truyền thống là polyester, nylon, acrylic, polypropylen, vinylon và chloroprene. Spandex, như một loại sợi đàn hồi thường được sử dụng, cũng được sử dụng rộng rãi.

1. Hình thái và cấu trúc của các loại sợi tổng hợp

Do thành phần hóa học khác nhau của các loại sợi tổng hợp khác nhau nên phương pháp kéo sợi và tạo hình của chúng cũng khác nhau. Các phương pháp kéo sợi và tạo hình có tác động đáng kể đến hình thái và cấu trúc của sợi.

Kéo sợi nóng chảy được sử dụng cho sợi polyester, nylon và polypropylene; Hầu hết các sợi acrylic, sợi xơ vinylon và sợi clo hóa đều được kéo thành sợi ướt; Sợi thun, một số sợi vinylon và sợi acrylic được kéo khô. Trong quá trình kéo sợi nóng chảy, polyme nóng chảy được ép ra qua lỗ máy trộn và được làm nguội và đông đặc trong không khí. Mặt cắt ngang của sợi có liên quan đến hình dạng của lỗ máy trộn và mặt cắt thông thường là hình tròn. Các dải tơ ướt đông cứng trong dung dịch do kết tủa dung môi, với mặt cắt chủ yếu không tròn và cấu trúc lõi da rõ ràng. Các đặc điểm hình thái dọc và mặt cắt ngang của sợi tổng hợp thông thường được thể hiện trong Bảng 6-1 và Hình 6-1-4.

2. Đặc tính cháy của các loại sợi tổng hợp khác nhau

Khi sử dụng phương pháp đốt để nhận biết sợi, điều quan trọng là phải tập trung quan sát trạng thái của sợi khi chúng đến gần, tiếp xúc và rời khỏi ngọn lửa, đồng thời chú ý đến mùi sinh ra trong quá trình đốt và đặc tính của cặn. sau khi đốt cháy. Đặc tính cháy của sợi tổng hợp thường được sử dụng được thể hiện trong Bảng 6-2.

3. Hiệu suất hòa tan hóa học của các loại sợi tổng hợp khác nhau

Độ ổn định của các vật liệu sợi khác nhau đối với các thuốc thử hóa học như axit, kiềm và dung môi hữu cơ là khác nhau. Độ hòa tan của sợi tổng hợp thường được sử dụng được thể hiện trong Bảng 6-3.

4. Điểm nóng chảy của các loại sợi tổng hợp khác nhau

Nhiệt độ tại đó các tinh thể trong polyme biến mất hoàn toàn, tức là nhiệt độ mà các tinh thể tan chảy, được gọi là điểm nóng chảy. Sợi tổng hợp trải qua những thay đổi về cấu trúc liên kết giữa các phân tử dưới nhiệt độ cao, mềm ra trước rồi tan chảy. Hầu hết các loại sợi tổng hợp không có điểm nóng chảy chính xác như tinh thể nguyên chất và cùng một loại sợi có thể có điểm nóng chảy khác nhau do nhà sản xuất hoặc số lô khác nhau. Tuy nhiên, điểm nóng chảy của cùng loại sợi được cố định trong phạm vi tương đối hẹp, có thể xác định loại sợi. Sợi xenlulo tự nhiên, sợi xenlulo tái sinh và sợi protein do có nhiệt độ nóng chảy cao hơn điểm phân hủy nên không bị nóng chảy dưới nhiệt độ cao và bị phân hủy hoặc cacbon hóa.

Phương pháp điểm nóng chảy thường được áp dụng để xác định sợi tổng hợp có đặc điểm điểm nóng chảy rõ ràng, nhưng không áp dụng cho sợi xenlulo tự nhiên, sợi xenlulo tái sinh và sợi protein. Nói chung, nó không được sử dụng như một phương tiện nhận dạng định tính riêng biệt, nhưng có thể được sử dụng như một phương pháp bổ sung để xác nhận trên cơ sở các phương pháp nhận dạng khác.

Quan sát nhiệt độ dập tắt sợi dưới máy đo điểm nóng chảy hoặc kính hiển vi phân cực có thiết bị gia nhiệt và đo nhiệt độ để xác định điểm nóng chảy của sợi, nhằm xác định loại sợi. Đặc biệt đối với các loại sợi tổng hợp như polyester, nylon và polypropylene, các đặc điểm hình thái dọc, mặt cắt ngang cũng như hiệu suất đốt của chúng rất giống nhau và việc sử dụng phương pháp điểm nóng chảy để nhận dạng có những ưu điểm đáng kể. Điểm nóng chảy của sợi tổng hợp chính được thể hiện trong Bảng 6-4.

5. Phổ hồng ngoại của các loại sợi thông thường

Nghiên cứu về quang phổ hồng ngoại (IR) bắt đầu vào đầu thế kỷ 20, khi các nhà khoa học công bố quang phổ hồng ngoại của hơn 100 hợp chất hữu cơ, cung cấp một phương tiện mạnh mẽ để xác định các hợp chất chưa biết. Sau những năm 1970, trên cơ sở phát triển của công nghệ máy tính điện tử, công nghệ thí nghiệm quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) đã đi vào phòng thí nghiệm của các nhà hóa học hiện đại và trở thành một công cụ quan trọng để phân tích cấu trúc.

(1) Nguyên lý cơ bản của quang phổ hồng ngoại

Khi chiếu một chùm ánh sáng hồng ngoại có bước sóng liên tục lên mẫu thử và tần số dao động hoặc quay của một nhóm nhất định trong phân tử chất giống như tần số của ánh sáng hồng ngoại, năng lượng hấp thụ của phân tử sẽ chuyển từ ban đầu mức động năng dao động (quay) ở trạng thái cơ bản lên mức động năng dao động (quay) năng lượng cao hơn. Sau khi phân tử hấp thụ năng lượng bức xạ của ánh sáng hồng ngoại, quá trình chuyển đổi mức năng lượng rung và quay xảy ra và ánh sáng ở bước sóng đó được vật chất hấp thụ. Ghi lại sự hấp thụ ánh sáng hồng ngoại của các phân tử bằng thiết bị để thu được ảnh phổ hồng ngoại. Vì vậy, quang phổ hồng ngoại là phương pháp phân tích cấu trúc sợi bằng cách sử dụng đặc tính hấp thụ của các chất đối với tia hồng ngoại. Mỗi dải hấp thụ đặc trưng trong quang phổ chứa thông tin về các nhóm và liên kết phân tử mẫu, đồng thời các chất khác nhau có phổ hấp thụ hồng ngoại khác nhau.

Quang phổ hồng ngoại thường sử dụng bước sóng（ λ) Hoặc số sóng（ σ) Trục hoành biểu thị vị trí của đỉnh hấp thụ và trục tung biểu thị cường độ hấp thụ sử dụng độ truyền qua (T%) hoặc độ hấp thụ (A).

(2) Phân vùng quang phổ hồng ngoại

Phạm vi bước sóng của phổ hồng ngoại là khoảng 0,75 đến 1000 μ M. Phổ hồng ngoại thường được chia thành ba vùng: vùng hồng ngoại gần, vùng hồng ngoại trung bình và vùng hồng ngoại xa. Mối quan hệ giữa bước sóng và số sóng được thể hiện trong Bảng 6-5.

Phổ quay và phổ dao động của một số nhóm nhất định. Do thực tế là các dải hấp thụ cơ bản của hầu hết các chất hữu cơ và vô cơ xảy ra ở vùng hồng ngoại trung bình, vùng hồng ngoại trung bình là vùng được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất, và thường được gọi là quang phổ hồng ngoại dùng để chỉ phổ hồng ngoại trung bình.

Theo nguồn của đỉnh hấp thụ, phổ hồng ngoại trung bình có thể được chia thành hai vùng: vùng tần số đặc trưng và vùng vân tay.

① Dải tần số đặc trưng (4000-1300cm-1): Các đỉnh hấp thụ trong dải tần số đặc trưng chủ yếu được tạo ra bởi sự dao động kéo dài của các nhóm chức năng, số lượng ít nhưng đặc tính mạnh. Vì vậy, chúng rất có giá trị trong công việc nhận dạng nhóm và chủ yếu được sử dụng để xác định các nhóm chức năng. Ví dụ, các nhóm cacbonyl, dù trong các hợp chất như xeton, axit, este hay amit, luôn biểu hiện dao động kéo dài 5,9 μ Một đỉnh hấp thụ mạnh xuất hiện xung quanh m, như thể hiện trong Hình 5.9 của quang phổ μ Nếu có một dao động mạnh đỉnh hấp thụ xung quanh m, có thể xác định đại khái rằng có các nhóm cacbonyl trong phân tử.

② Vùng vân tay (1300-400cm2): Nhiều đỉnh phức tạp, không có đặc tính mạnh, chủ yếu được tạo ra bởi sự rung động của một số liên kết đơn C-O, C-N, C-H, O-H và các nhóm chức năng khác. Khi cấu trúc phân tử hơi khác nhau, sẽ có sự khác biệt nhỏ về khả năng hấp thụ ở vùng này. Trường hợp này giống như mỗi người có dấu vân tay khác nhau nên gọi là vùng vân tay. Vùng vân tay rất hữu ích cho việc phân biệt các hợp chất có cấu trúc tương tự nhau.

(3) Phổ hồng ngoại của các loại sợi thông thường

Các nhóm đặc trưng của các chất polyme có ba đặc điểm chính trên phổ hồng ngoại: vị trí và cường độ của đỉnh hấp thụ cũng như hình dạng của đỉnh hấp thụ. Có sự khác biệt đáng kể về quang phổ hồng ngoại của các chất khác nhau và nguyên tắc này có thể được sử dụng để xác định sợi dệt.

Khi sử dụng quang phổ hồng ngoại để xác định sợi dệt, có hai quy trình chính: "đo phổ" và "đọc phổ". Phép đo quang phổ liên quan đến việc đo phổ hồng ngoại của các sợi chưa biết. Đọc phổ bao gồm việc so sánh phổ hồng ngoại của các sợi chưa biết với phổ chuẩn của các sợi đã biết, từ đó xác định loại sợi chưa biết. Phân tích định tính sợi dệt bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại có đặc tính nhanh chóng và thuận tiện và đã được sử dụng rộng rãi.

Phổ hồng ngoại của các loại sợi dệt thông thường được thể hiện trên các Hình 6-5 đến 6-12, và phổ hấp thụ đặc trưng chính của các loại sợi khác nhau có thể được nhìn thấy trong các vật liệu tham chiếu khác.