劉貴++趙向旭

摘要：

本文通過試驗研究了聚酰亞胺纖維在常規(guī)溶劑中的質(zhì)量修正系數(shù)，通過聚酰亞胺纖維與其他纖維混紡產(chǎn)品的試驗研究了其與其他纖維混紡的定量化學(xué)分析方法，為聚酰亞胺纖維與其他纖維混紡的定量分析鑒定提供了參考。

關(guān)鍵詞：聚酰亞胺；混紡；定量分析

1 引言

聚酰亞胺（PI）纖維集優(yōu)異的機械性能、耐高低溫性能、介電性能、耐磨性能、耐紫外性能、化學(xué)和尺寸穩(wěn)定性能于一體[1]，是高性能纖維家族中的重要成員之一。PI纖維憑借其優(yōu)異的綜合性能，已成為國防軍工、航空航天、環(huán)境產(chǎn)業(yè)和原子能工業(yè)等重要領(lǐng)域急需的纖維新材料。PI纖維的研究工作起始于20世紀(jì)60年代[2-5]。但是由于PI纖維合成技術(shù)難度高、紡絲工藝復(fù)雜、原料種類少、對設(shè)備要求高等原因，商品化的聚酰亞胺纖維只有長春高琦聚酰亞胺材料公司的軼綸?纖維、江蘇奧神新材料股份有限公司的ASPI纖維和奧地利Lenzing AG公司的P84?纖維。據(jù)報道，2013年長春高琦聚酰亞胺材料有限公司向國內(nèi)主流戶外媒體發(fā)布了Orwonderils世界首款聚酰亞胺纖維抓絨戶外沖鋒衣。同時由于軼綸系列纖維具有極強的可紡性，可以和傳統(tǒng)棉、毛、絲、化纖纖維進(jìn)行混紡，其應(yīng)用于民品服裝領(lǐng)域的產(chǎn)品將會越來越多。

目前，學(xué)術(shù)界對聚酰亞胺的研究多集中于纖維的制備和纖維的應(yīng)用[6-8]。國內(nèi)檢驗機構(gòu)尚沒有一套系統(tǒng)的方法用于定量聚酰亞胺纖維。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，聚酰亞胺纖維的應(yīng)用也日益廣泛和深入，研究和開發(fā)聚酰亞胺纖維與其他纖維的鑒別技術(shù)顯得日益迫切。本文通過試驗研究了聚酰亞胺纖維在常規(guī)溶劑中的質(zhì)量修正系數(shù)，通過聚酰亞胺纖維與其他纖維混紡產(chǎn)品的試驗研究了其與其他纖維混紡的定量化學(xué)分析方法，為聚酰亞胺纖維與其他纖維混紡的定量分析鑒定提供參考。

2 試驗

2.1 試驗試劑

乙醚、 80% 硫酸、75% 硫酸、20% 鹽酸、1mol/L 次氯酸鈉、80% 甲酸、冰乙酸、65% 硫氰酸鉀、N，N- 二甲基甲酰胺、丙酮、苯酚、四氯乙烷、二氯甲烷等，以上試劑均為分析純。

2.2 試驗儀器

索氏萃取器、恒溫水浴鍋、分析天平（ 精度為0.0001g）、具塞三角燒瓶等玻璃器皿。

2.3 試樣及預(yù)處理

長春高琦提供的商品化的聚酰亞胺纖維長絲作為試樣。將試樣放在索氏萃取器中，用乙醚萃取1h，待試樣中的乙醚揮發(fā)后，把試樣浸入冷水中，浸泡1 小時，然后離心脫水、晾干。

3 試驗結(jié)果及討論

3.1 質(zhì)量修正系數(shù)

參照GB/T 2910—2009《紡織品 定量化學(xué)分析》和FZ/T 01095—2002《紡織品 氨綸產(chǎn)品纖維含量的測試方法》所規(guī)定的試驗條件，確定聚酰亞胺纖維的質(zhì)量修正系數(shù)，質(zhì)量修正系數(shù)試驗結(jié)果見表1。

由表1 可以看到，由于聚酰亞胺纖維具有剛性的分子結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的化學(xué)性能，其在常規(guī)的溶劑中所受到的損傷非常小，只有在硫酸環(huán)境下有部分損傷。從試驗所得到的結(jié)果來看，聚酰亞胺纖維在50℃的75% 硫酸溶液中，振蕩60分鐘，其質(zhì)量修正系數(shù)為1.01，其他條件下的修正系數(shù)為1.00。

3.2 定量分析

根據(jù)表1 中所得的聚苯硫醚纖維在不同溶劑或溶液中的修正系數(shù)，結(jié)合GB/T 2910—2009 以及FZ/T 01095—2002 中規(guī)定的測試條件，采用已知量的聚酰亞胺纖維與其他纖維進(jìn)行混紡，并采用標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行溶解定量試驗，具體的試驗方法如下：

3.2.1 聚酰亞胺纖維與棉纖維混紡產(chǎn)品的定量分析法——75% 硫酸法

將準(zhǔn)備好的試樣放入三角燒瓶中，每克試樣加入200 mL 75% 的硫酸溶液，搖動燒瓶使試樣充分潤濕，在（50±5）℃的恒溫水浴振蕩器中放置1 h，每隔10 min 搖一次。將殘留物過濾到坩堝中，真空抽吸排液，再加少量硫酸清洗燒瓶，真空抽吸排液，加入新硫酸溶液至坩堝，重力排液至少1min 后再用真空抽吸。冷水連續(xù)洗滌若干次，稀氨水中和兩次，再用冷水洗滌。每次洗滌先重力排液再抽吸排液。最后將坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

3.2.2 聚酰亞胺纖維與羊毛纖維混紡產(chǎn)品的定量分析法——堿性次氯酸鈉法

將準(zhǔn)備好的試樣放入三角燒瓶中， 每克加入100mL1mol/L 的堿性次氯酸鈉溶液，經(jīng)充分潤濕后，在恒溫水浴振蕩器中劇烈振蕩40min。用已知干重的玻璃砂芯坩堝過濾，用溶液將殘留物清洗到坩堝中。真空抽吸排液，再依次用水清洗、稀乙酸溶液中和，最后用水連續(xù)清洗殘留物，每次洗后先用重力排液，再用真空抽吸排液。最后將坩堝和殘留物抽吸排液，烘干，冷卻，稱重。

3.2.3 聚酰亞胺纖維與聚酯纖維混紡產(chǎn)品的定量分析法——苯酚/ 四氯乙烷法

將準(zhǔn)備好的試樣放入三角燒瓶中，每克試樣加入100mL 苯酚/ 四氯乙烷溶液，在（40±5）℃的恒溫水浴振蕩器中振蕩10 min，然后將液體倒入已稱重的坩堝用抽濾裝置抽濾。加入100mL 同溫的苯酚/四氯乙烷溶液將三角燒瓶中的殘留物轉(zhuǎn)移至坩堝，然后用乙醇和水清洗殘留物到坩堝中。用抽濾裝置抽干再用水清洗殘留物，在重力作用下排凈后再用抽濾裝置抽干。烘干坩堝和殘留物，冷卻并稱重。

3.2.4 聚酰亞胺纖維與錦綸混紡產(chǎn)品的定量分析法

（1）80% 甲酸法。將準(zhǔn)備好的試樣放入三角燒瓶中，每克試樣加入100mL 甲酸溶液，搖動三角燒瓶使試樣浸濕，放置15min，并不時搖動。待溶解完全后，用少量甲酸溶液將殘留物轉(zhuǎn)移至已知質(zhì)量的砂芯坩堝中，真空抽吸排液，依次用甲酸溶液、熱水清洗殘留物，再用稀氨水中和，最后用冷水清洗殘留物，每次洗后先靠重力排液，再真空抽吸排液。最后烘干坩堝和殘留物，冷卻，稱重。

（2）20% 鹽酸法。將準(zhǔn)備好的試樣放入三角燒瓶中，每克試樣加入100mL 20% 鹽酸溶液，在常溫下連續(xù)振蕩15min，使錦綸或維綸完全溶解，用已知質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝過濾，將殘留物用少量同溫、同濃度鹽酸洗滌3 次，再用常溫蒸餾水洗4 ～ 5 次，用稀氨水中和2 次，再用水清洗殘留物，每次洗后必須用真空抽吸排液。最后將坩堝和殘留物抽吸排液，烘干，冷卻，稱重。endprint

3.2.5 聚酰亞胺纖維與維綸混紡產(chǎn)品的定量分析法——20% 鹽酸法

將準(zhǔn)備好的試樣放入三角燒瓶中，每克試樣加入100mL 20% 鹽酸溶液，在常溫下連續(xù)振蕩15min，使錦綸或維綸完全溶解，用已知質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝過濾，將殘留物用少量同溫、同濃度鹽酸洗滌3 次，再用常溫蒸餾水洗4～5 次，用稀氨水中和2 次，再用水清洗殘留物，每次洗后必須用真空抽吸排液。最后將坩堝和殘留物抽吸排液，烘干，冷卻，稱重。

3.2.6 聚酰亞胺纖維與腈綸混紡產(chǎn)品的定量分析法——二甲基甲酰胺法

將準(zhǔn)備好的試樣放入三角燒瓶中，每克試樣加入150mL 二甲基甲酰胺，搖動燒瓶使試樣充分潤濕，讓燒瓶保持90℃～95℃放置1h，若試樣中腈綸難以溶解，可以多加50mL 二甲基甲酰胺，在此期間用手輕輕搖動5 次。用玻璃砂芯坩堝過濾，殘留物留在燒瓶中，另加50mL二甲基甲酰胺，保持90℃～95℃放置30min，用手輕輕搖動兩次，把殘留物過濾到坩堝中，真空抽吸排液，并用水將殘留物清洗至坩堝中，真空抽吸排液。用熱水加滿坩堝清洗殘留物兩次，每次重力排液后再用真空抽吸排液。最后將坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

3.2.7 聚酰亞胺纖維與氨綸混紡產(chǎn)品的定量分析法

（1）75% 硫酸溶液法：將準(zhǔn)備好的試樣放入三角燒瓶中，每克試樣加入100mL 溶液，至少攪拌10min，使氨綸溶解。用已知質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝過濾，將殘留物用硫酸溶液清洗3 次，再用蒸餾水清洗4～5 次，用稀氨水中和。每次洗后先用重力排液再真空抽吸排液。最后將坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

（2）二甲基甲酰胺法：將準(zhǔn)備好的試樣放入三角燒瓶中，每克試樣加100mL 二甲基甲酰胺溶液，在沸騰的水浴上攪拌20min，使氨綸溶解。用已知質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝過濾，將剩余纖維用同溫度的二甲基甲酰胺洗滌3 次，再用溫水洗4～5次，每次洗后必須用真空抽吸排液。最后將坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

采用上述定量測試方法，采用已經(jīng)定量的聚酰亞胺纖維和其他纖維按照固定的混紡比進(jìn)行配比并進(jìn)行測試，對平行試樣和最大誤差進(jìn)行分析，結(jié)果如表2 所示。

從表2 中得知，在不同的試驗條件下，聚酰亞胺纖維和其他纖維的混紡測試穩(wěn)定性良好。在采用75% 的硫酸做溶劑溶解混紡物時，試驗結(jié)果誤差稍大，這是聚酰亞胺纖維在該溶劑中有一定損傷的緣故，但兩位試驗人員的試驗結(jié)果誤差沒有超過1%，符合GB/T 2910—2009 標(biāo)準(zhǔn)的要求。而采用其他溶劑溶解混紡物時，平行試驗的穩(wěn)定性能良好，符合定量分析的要求。表2 的定量測試結(jié)果表明，采用溶解法可以對聚酰亞胺纖維與其他纖維交織或混紡產(chǎn)品進(jìn)行定量分析。

4 結(jié)論

通過常規(guī)的溶劑在不同條件下對聚酰亞胺纖維的質(zhì)量損失進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)該纖維在50℃的水浴條件下75% 硫酸溶液中質(zhì)量損失稍大，而在其他溶劑中纖維的化學(xué)性質(zhì)良好。通過固定配比的聚酰亞胺纖維和其他纖維混紡樣品采用的測試表明，平行試驗的穩(wěn)定性能良好，符合定量分析的要求。采用溶解法可以對聚酰亞胺纖維與其他常見纖維交織或混紡產(chǎn)品進(jìn)行定量分析。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁孟賢. 聚酰亞胺-化學(xué)、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系及材料[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2006.

[2]Sasaki I， Itatani H， Kashima M， et al. Aromatic polyimide resin composition[P]. US Pat， 4247443. 1981-1-27.

[3] Makino H， Kusuki Y， Harada T， et al. Process for producing aromatic polyimide hollow filaments[P].US Pat， 4460526. 1984-7-17.

[4] Ohmura K， shibasaki I， kimura T. Polyamideimide composition and articles for electrical use prepared therefrom[P]. US Pat， 4377652. 1983-3-22.

[5] Koton MM， Florinsky FS， Frenkel SY， etal. Method for obtaing polyimide fibers [P]. Br Pat，

2025311.1980-1-23.

[6] Zhang Q H， Luo W Q， Gao L X， et al.Thermal Mechanical and Dynamic Mechanical Property of Biphenyl Polyimide Fibers[J]. J Appl Polym Sci， 2004， 92（3）： 1653-1657.

[7] 張春玲，邱學(xué)鵬，薛彥虎，等.牽伸倍率對聯(lián)苯型聚酰亞胺纖維形貌、取向及性能的影響[J]. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報，2011，32（ 1） ： 7-9.

[8] 黃森彪，馬曉野，郭海泉，等.BPDA/PPD/OTOL 聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能、形貌和結(jié)構(gòu)[J]. 應(yīng)用化學(xué)， 2012， 29（8）： 863-867.

（作者單位：劉貴，福建省紡織產(chǎn)品檢測技術(shù)重點實驗室、福建省纖維檢驗局；趙向旭，福建省纖維檢驗局、東華大學(xué)）endprint