新型纺织纤维系列鉴别方法标准编制说明-检验检疫标准管理信息系统.DOC

《纺织纤维鉴别试验方法 光谱鉴别方法 一、任务来源 《纺织纤维鉴别试验方法 光谱鉴别方法是国家质量监督检验检疫总局于20年下达的任务，任务编号为：20B221k。 本标准在编制过程中按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写规则》的要求以及GB/T 20001.4-2001《标准编制规则 第四部分：化学分析方法》中的各项规定而编写，力求符合规范化与标准化的要求。 —浙江省科技信息研究院科研成果鉴定国内外查新确认，拉曼光谱技术在纺织纤维定性分析的相关标准以及纺织品拉曼光谱成分检测相关软件开发，国内外文献中未见述及。该科研成果已于2010年4月获得 “发明专利”授权，同月通过总局系统专家审定，审定结论为“国际先进水平”。 三、标准的结构 本标准的结构如下：第1～2章为范围、规范性引用文件，第3～章为原理、、。附录、B资料性附录。 射到物质上拉曼光谱法的检测是用激光来检测处于红外区的分子的振动和转动能量，它是一种间接的检测方法通过差频（即拉曼位移）的方法来检测。由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水样品的理想工具。 3、实验仪器选择 德国Bruker公司生产的MultiRAM型FT拉曼光谱仪。测量时选取的检测范围为50 ~ 2500 cm-1，分辨率为6 cm-1，积分次数为24。 4、实验路线选择 （1）分析纺织纤维的拉曼光谱特性 采用FT拉曼光谱仪分析了棉、羊毛、真丝、亚麻、苎麻、锦纶、涤纶、腈纶、PTT、醋酯、氨纶、芳纶、维纶、氯纶、丙纶、粘胶、大豆纤维、竹浆纤维、天丝、牛奶纤维、玉米纤维、甲壳素纤维及其混纺织物的拉曼光谱特性。寻找单一纺织纤维分子结构、特征基团与拉曼光谱之间的对应关系，并对不同比例与不同组分的混纺纤维的叠加谱图进行分析。 （2）研究纺织纤维拉曼谱图的预处理方法 对纺织纤维拉曼谱图进行预处理，对纺织纤维的原始拉曼谱图依次经过一阶微分、校正与自动分段、零均值化变换与分段积分以及归一化，以使同一实验样品在不同的测量环境和条件下测得的原始拉曼光谱变换为具有更高的信噪比、更好的重复性的标准拉曼光谱。 （3）研究混纺织物组分的定性检测方法 通过对标准拉曼光谱进行特征提取、特征匹配，定性地给出其组分归属的算法；并用Matlab计算平台验证算法的准确性和稳定性。 首先，利用单组分样品的标准化谱图，建立其特征表，特征表记录了特征峰所在的位置和强度。其次，测量待测样品的拉曼光谱，经过预处理获得其标准化谱图，记录该待测样品标准化谱图的特征峰的位置和强度，建立特征信息表。再次，将待测谱图的特征表与已知的特征表数据库进行检索匹配操作，找寻待测样品包含的单纯组分样品，实现纺织纤维的定性分析。 （4）建立纺织纤维拉曼光谱标准谱图库，实现对未知样品的定性鉴别 对已知单组分样品进行拉曼光谱测量，进而进行光谱预处理后录入数据库，并为其命名，编号，成为标准样品数据库中的成员。对未知样品进行拉曼光谱测量、光谱预处理后，通过对谱图进行特征提取与识别，完成定性检测工作。 纤维拉曼光谱标准谱图及定性鉴别方法的建立 ⑴ 原始拉曼谱图分析 1）部分纤维品种不同但化学基团结构基本相同的纤维所对应的拉曼光谱区别较少。出现这种情况的有三类：一类为纤维素纤维类，与“棉”谱图相近的有“亚麻”和“苎麻”；第二类为再生纤维素类，与“粘胶”谱图相近的有“莱赛尔”和“竹浆纤维”；第三类差别较小的谱图有“腈纶”与“牛奶蛋白复合纤维”。如图1、图2、图3所示 图1棉、亚麻、苎麻的原始拉曼谱图 图2 粘胶、竹浆纤维、莱赛尔的原始拉曼谱图 图3腈纶、牛奶蛋白复合纤维的原始拉曼谱图 2）在相同的测量条件下，不同的单组分纤维样品获得的谱图，其最高峰的强度相差较大。以涤纶PET与二醋酯为例，最大峰高相差25.2倍。如图4所示。这是由于涤纶PET的分子中含有拉曼散射强度较高的苯环，而二醋酯分子结构中基团的拉曼散射强度较低。涤纶PET与二醋酯的化学结构式如图5、图6所示： 图4 涤纶、棉和二醋酯的原始拉曼谱图 图5 涤纶PET的化学结构式 图6 二醋酯的化学结构式 3）具有相同官能团但碳链稍有区别的同类纤维在拉曼光谱中可以区分。例如聚酯中的PET与PTT。其局部拉曼谱图如图7所示，PTT的化学结构式如图8所示。PET与PTT的结构单元只相差一个碳原子，其在拉曼谱图中的差异体现在PET在1420cm-1处有一个峰，而PTT在1390cm-1处有一个峰，其余位置两个谱图大致相同，这在分辨率为6 个波数的拉曼光谱图中已有明显的区分。 图7 PET、PTT的局部拉曼谱图 图8 PTT的化学结构式 4）多组分混纺样品，光谱特征峰强度大的组分将一定程度地淹没强度小组分的特征峰，即使是最高峰也