Métodos de identificação para fibras sintéticas- Jiaxing Fuda Chemical Fiber Factory

As fibras sintéticas comuns referem-se principalmente às seis fibras tradicionais, nomeadamente poliéster, náilon, acrílico, polipropileno, vinilon e cloropreno. O spandex, como filamento elástico comumente usado, também é amplamente utilizado.

1. A morfologia e estrutura de várias fibras sintéticas

Devido às diferentes composições químicas de várias fibras sintéticas, os seus métodos de fiação e formação também variam. Os métodos de fiação e conformação têm um impacto significativo na morfologia e estrutura das fibras.

A fiação por fusão é usada para fibras de poliéster, náilon e polipropileno; A maioria das fibras acrílicas, fibras descontínuas de vinilon e fibras cloradas são fiadas a úmido; Spandex, algumas fibras de vinilon e acrílicas são fiadas a seco. Durante a fiação por fusão, o polímero fundido é pressionado para fora através do orifício da fieira e resfriado e solidificado ao ar. A seção transversal da fibra está relacionada ao formato do furo da fieira, e a seção transversal convencional é circular. As tiras de seda fiadas a úmido solidificam em solução devido à precipitação do solvente, com seção transversal principalmente não circular e estrutura central de pele óbvia. As características morfológicas longitudinais e transversais das fibras sintéticas comuns são mostradas na Tabela 6-1 e nas Figuras 6-1-4.

2. Características de combustão de várias fibras sintéticas

Ao utilizar o método de combustão para identificação de fibras, é importante focar na observação do estado das fibras quando elas se aproximam, entram em contato e saem da chama, além de prestar atenção ao odor gerado durante a combustão e às características do resíduo. após a combustão. As características de combustão das fibras sintéticas comumente usadas são mostradas na Tabela 6-2.

3. Desempenho de solubilidade química de várias fibras sintéticas

A estabilidade de vários materiais de fibra a reagentes químicos, como ácidos, álcalis e solventes orgânicos, varia. A solubilidade das fibras sintéticas comumente usadas é mostrada na Tabela 6-3.

4. Ponto de fusão de várias fibras sintéticas

A temperatura na qual os cristais de um polímero desaparecem completamente, ou seja, a temperatura na qual os cristais derretem, é chamada de ponto de fusão. As fibras sintéticas sofrem alterações na estrutura de ligação intermolecular sob alta temperatura, amolecendo primeiro e depois derretendo. A maioria das fibras sintéticas não possui pontos de fusão exatos como os cristais puros, e a mesma fibra pode ter pontos de fusão diferentes devido a diferentes fabricantes ou números de lote. No entanto, os pontos de fusão do mesmo tipo de fibra são fixados dentro de uma faixa relativamente estreita, o que pode determinar o tipo de fibra. Fibras naturais de celulose, fibras de celulose regeneradas e fibras proteicas, devido ao seu ponto de fusão superior ao ponto de decomposição, não derretem sob altas temperaturas e se decompõem ou carbonizam.

O método do ponto de fusão é geralmente aplicável para identificar fibras sintéticas com características óbvias de ponto de fusão, mas não para fibras naturais de celulose, fibras de celulose regeneradas e fibras proteicas. Geralmente, não é utilizado como meio separado de identificação qualitativa, mas pode ser utilizado como método suplementar de confirmação com base em outros métodos de identificação.

Observação da temperatura de extinção da fibra em medidor de ponto de fusão ou microscópio polarizador com dispositivos de aquecimento e medição de temperatura para determinar o ponto de fusão das fibras, a fim de identificar o tipo de fibra. Especialmente para fibras sintéticas como poliéster, náilon e polipropileno, suas características morfológicas longitudinais e transversais e desempenho de combustão são muito semelhantes, e o uso do método do ponto de fusão para identificação apresenta vantagens significativas. Os pontos de fusão das principais fibras sintéticas são mostrados na Tabela 6-4.

5. Espectros infravermelhos de fibras comuns

O estudo da espectroscopia infravermelha (IR) começou no início do século 20, quando os cientistas publicaram espectros infravermelhos de mais de 100 compostos orgânicos, fornecendo um meio poderoso de identificação de compostos desconhecidos. Após a década de 1970, com base no desenvolvimento da tecnologia de computação eletrônica, a tecnologia experimental de espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR) entrou no laboratório dos químicos modernos e tornou-se uma importante ferramenta para análise estrutural.

(1) Os princípios básicos da espectroscopia infravermelha

Quando um feixe de luz infravermelha com comprimentos de onda contínuos é irradiado na amostra testada, e a frequência de vibração ou rotação de um determinado grupo na molécula da substância é igual à frequência da luz infravermelha, a energia absorvida da molécula transita do original nível de energia cinética de vibração (rotação) do estado fundamental para o nível de energia cinética de vibração (rotação) de energia mais alta. Depois que a molécula absorve a energia da radiação da luz infravermelha, ocorre a transição dos níveis de energia de vibração e rotação, e a luz nesse comprimento de onda é absorvida pela substância. Registre a absorção da luz infravermelha pelas moléculas usando um instrumento para obter um espectrograma infravermelho. Portanto, a espectroscopia infravermelha é a análise da estrutura da fibra utilizando as características de absorção das substâncias à luz infravermelha. Cada banda de absorção característica no espectro contém informações sobre grupos e ligações moleculares da amostra, e diferentes substâncias têm diferentes espectros de absorção no infravermelho.

Os espectrogramas infravermelhos normalmente usam comprimento de onda (λ) ou número de onda (σ). O eixo horizontal representa a posição do pico de absorção e o eixo vertical representa a intensidade de absorção usando transmitância (T%) ou absorvância (A).

(2) Zoneamento da espectroscopia infravermelha

A faixa de comprimento de onda do espectro infravermelho é de aproximadamente 0,75 a 1000 μM. O espectro infravermelho é geralmente dividido em três regiões: região do infravermelho próximo, região do infravermelho médio e região do infravermelho distante. A relação entre comprimento de onda e número de onda é mostrada na Tabela 6-5.

Espectros rotacionais e espectros vibracionais de determinados grupos. Devido ao fato de que as bandas de absorção fundamentais da maioria das substâncias orgânicas e inorgânicas ocorrem na região do infravermelho médio, a região do infravermelho médio é a região mais estudada e aplicada, e a comumente referida como espectroscopia infravermelha refere-se ao espectro do infravermelho médio.

De acordo com a fonte do pico de absorção, o espectro infravermelho médio pode ser dividido aproximadamente em duas regiões: a região de frequência característica e a região de impressão digital.

① Faixa de frequência característica (4000-1300cm-1): Os picos de absorção na faixa de frequência característica são gerados principalmente pela vibração de alongamento dos grupos funcionais, com um número pequeno, mas com características fortes. Portanto, eles são muito valiosos no trabalho de identificação de grupos e são usados principalmente para identificar grupos funcionais. Por exemplo, grupos carbonila, seja em compostos como cetonas, ácidos, ésteres ou amidas, sempre exibem uma vibração de estiramento de 5,9 μ. Um forte pico de absorção aparece em torno de m, como mostrado na Figura 5.9 do espectro μ Se houver um forte pico de absorção pico de absorção em torno de m, pode-se determinar aproximadamente que existem grupos carbonila na molécula.

② Área de impressão digital (1300-400cm2): Picos múltiplos e complexos sem características fortes, gerados principalmente pela vibração de algumas ligações simples CO, CN, CH, OH e outros grupos funcionais. Quando a estrutura molecular é ligeiramente diferente, existem diferenças sutis na absorção nesta região. Esta situação é como se cada pessoa tivesse impressões digitais diferentes, por isso é chamada de área de impressão digital. A área da impressão digital é muito útil para distinguir compostos com estruturas semelhantes.

(3) Espectros infravermelhos de fibras comuns

Os grupos característicos de substâncias poliméricas possuem três características principais no espectro infravermelho: a posição e intensidade do pico de absorção, bem como a forma do pico de absorção. Existem diferenças significativas nos espectros infravermelhos de diferentes substâncias, e este princípio pode ser usado para identificar fibras têxteis.

Ao utilizar a espectroscopia infravermelha para identificar fibras têxteis, existem dois processos principais: "medição de espectro" e "leitura de espectro". A medição espectral envolve medir o espectro infravermelho de fibras desconhecidas. A leitura do espectro envolve a comparação do espectro infravermelho de fibras desconhecidas com o espectro padrão de fibras conhecidas, determinando assim a categoria de fibras desconhecidas. A análise qualitativa de fibras têxteis por espectroscopia infravermelha tem as características de ser rápida e conveniente, e tem sido amplamente utilizada.

Os espectros infravermelhos de fibras têxteis comuns são mostrados nas Figuras 6-5 a 6-12, e os principais espectros de absorção característicos de várias fibras podem ser vistos em outros materiais de referência.