Méthodes d'identification des fibres synthétiques- Jiaxing Fuda Chemical Fiber Factory

Les fibres synthétiques ordinaires font principalement référence aux six fibres traditionnelles, à savoir le polyester, le nylon, l'acrylique, le polypropylène, le vinylon et le chloroprène. Le spandex, en tant que filament élastique couramment utilisé, est également largement utilisé.

1. La morphologie et la structure de diverses fibres synthétiques

En raison des différentes compositions chimiques des différentes fibres synthétiques, leurs méthodes de filage et de formage varient également. Les méthodes de filage et de formage ont un impact important sur la morphologie et la structure des fibres.

Le filage par fusion est utilisé pour les fibres de polyester, de nylon et de polypropylène ; La plupart des fibres acryliques, des fibres discontinues de vinylon et des fibres chlorées sont filées par voie humide ; Le spandex, certains vinylons et les fibres acryliques sont essorés. Pendant le filage à l'état fondu, le polymère fondu est expulsé à travers le trou de la filière et refroidi et solidifié dans l'air. La section transversale de la fibre est liée à la forme du trou de la filière et la section transversale conventionnelle est circulaire. Les bandes de soie filées humides se solidifient en solution en raison de la précipitation du solvant, avec une section transversale principalement non circulaire et une structure de noyau de peau évidente. Les caractéristiques morphologiques longitudinales et transversales des fibres synthétiques courantes sont présentées dans le tableau 6-1 et les figures 6-1-4.

2. Caractéristiques de combustion de diverses fibres synthétiques

Lors de l'utilisation de la méthode de combustion pour identifier les fibres, il est important de se concentrer sur l'observation de l'état des fibres lorsqu'elles s'approchent, entrent en contact et quittent la flamme, et de faire attention à l'odeur générée lors de la combustion et aux caractéristiques des résidus. après combustion. Les caractéristiques de combustion des fibres synthétiques couramment utilisées sont présentées dans le tableau 6-2.

3. Performances de solubilité chimique de diverses fibres synthétiques

La stabilité de divers matériaux fibreux aux réactifs chimiques tels que les acides, les alcalis et les solvants organiques varie. La solubilité des fibres synthétiques couramment utilisées est indiquée dans le tableau 6-3.

4. Point de fusion de diverses fibres synthétiques

La température à laquelle les cristaux d'un polymère disparaissent complètement, c'est-à-dire la température à laquelle les cristaux fondent, est appelée point de fusion. Les fibres synthétiques subissent des modifications dans la structure des liaisons intermoléculaires à haute température, se ramollissant d’abord puis fondant. La plupart des fibres synthétiques n'ont pas de points de fusion exacts comme les cristaux purs, et la même fibre peut avoir des points de fusion différents en raison de différents fabricants ou numéros de lot. Cependant, les points de fusion d’un même type de fibre sont fixés dans une plage relativement étroite, qui peut déterminer le type de fibre. Les fibres de cellulose naturelles, les fibres de cellulose régénérées et les fibres protéiques, en raison de leur point de fusion supérieur au point de décomposition, ne fondent pas à haute température et ne se décomposent pas ou ne se carbonisent pas.

La méthode du point de fusion est généralement applicable à l'identification des fibres synthétiques présentant des caractéristiques de point de fusion évidentes, mais pas aux fibres de cellulose naturelle, aux fibres de cellulose régénérées et aux fibres protéiques. En général, elle n'est pas utilisée comme moyen distinct d'identification qualitative, mais peut être utilisée comme méthode supplémentaire de confirmation sur la base d'autres méthodes d'identification.

Observation de la température d'extinction des fibres sous un compteur de point de fusion ou un microscope polarisant avec des appareils de chauffage et de mesure de température pour déterminer le point de fusion des fibres, afin d'identifier le type de fibre. En particulier pour les fibres synthétiques telles que le polyester, le nylon et le polypropylène, leurs caractéristiques morphologiques longitudinales et transversales et leurs performances de combustion sont très similaires, et l'utilisation de la méthode du point de fusion pour l'identification présente des avantages significatifs. Les points de fusion des principales fibres synthétiques sont indiqués dans le tableau 6-4.

5. Spectres infrarouges des fibres courantes

L'étude de la spectroscopie infrarouge (IR) a commencé au début du 20e siècle, lorsque les scientifiques ont publié les spectres infrarouges de plus de 100 composés organiques, fournissant ainsi un moyen puissant d'identifier des composés inconnus. Après les années 1970, sur la base du développement de la technologie informatique électronique, la technologie expérimentale de spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) est entrée dans le laboratoire des chimistes modernes et est devenue un outil important pour l'analyse structurelle.

(1) Les principes de base de la spectroscopie infrarouge

Lorsqu'un faisceau de lumière infrarouge avec des longueurs d'onde continues est irradié sur l'échantillon testé et que la fréquence de vibration ou de rotation d'un certain groupe dans la molécule de substance est la même que la fréquence de la lumière infrarouge, l'énergie absorbée de la molécule passe de l'énergie d'origine. niveau d'énergie cinétique de vibration (rotation) de l'état fondamental au niveau d'énergie cinétique de vibration (rotation) d'énergie plus élevé. Une fois que la molécule a absorbé l’énergie de rayonnement de la lumière infrarouge, la transition des niveaux d’énergie de vibration et de rotation se produit et la lumière à cette longueur d’onde est absorbée par la substance. Enregistrez l'absorption de la lumière infrarouge par les molécules à l'aide d'un instrument pour obtenir un spectrogramme infrarouge. Par conséquent, la spectroscopie infrarouge est l’analyse de la structure des fibres utilisant les caractéristiques d’absorption des substances à la lumière infrarouge. Chaque bande d'absorption caractéristique du spectre contient des informations sur les groupes moléculaires et les liaisons de l'échantillon, et différentes substances ont des spectres d'absorption infrarouge différents.

Les spectrogrammes infrarouges utilisent généralement une longueur d'onde (λ) ou un nombre d'onde (σ) L'axe horizontal représente la position du pic d'absorption et l'axe vertical représente l'intensité d'absorption en utilisant la transmittance (T%) ou l'absorbance (A).

(2) Zonage de la spectroscopie infrarouge

La plage de longueurs d'onde du spectre infrarouge est d'environ 0,75 à 1 000 μM. Le spectre infrarouge est généralement divisé en trois régions : la région proche infrarouge, la région infrarouge moyen et la région infrarouge lointain. La relation entre la longueur d'onde et le nombre d'onde est présentée dans le Tableau 6-5.

Spectres de rotation et spectres vibrationnels de certains groupes. Étant donné que les bandes d'absorption fondamentales de la plupart des substances organiques et inorganiques se trouvent dans la région infrarouge moyenne, la région infrarouge moyenne est la région la plus étudiée et appliquée, et la spectroscopie infrarouge communément appelée fait référence au spectre infrarouge moyen.

Selon la source du pic d'absorption, le spectre infrarouge moyen peut être grossièrement divisé en deux régions : la région de fréquence caractéristique et la région d'empreinte digitale.

① Plage de fréquences caractéristique (4000-1300cm-1) : Les pics d'absorption dans la plage de fréquences caractéristiques sont principalement générés par la vibration d'étirement des groupes fonctionnels, avec un petit nombre mais une forte caractéristique. Par conséquent, ils sont très précieux dans le travail d’identification de groupe et sont principalement utilisés pour identifier des groupes fonctionnels. Par exemple, les groupes carbonyle, que ce soit dans des composés tels que les cétones, les acides, les esters ou les amides, présentent toujours une vibration d'étirement de 5,9 μ. Un fort pic d'absorption apparaît autour de m, comme le montre la figure 5.9 du spectre μ S'il y a une forte pic d'absorption autour de m, on peut déterminer grossièrement qu'il y a des groupes carbonyle dans la molécule.

② Zone d'empreinte digitale (1300-400 cm2) : pics multiples et complexes sans caractéristiques fortes, principalement générés par la vibration de certaines liaisons simples C-O, C-N, C-H, O-H et d'autres groupes fonctionnels. Lorsque la structure moléculaire est légèrement différente, il existe de subtiles différences d’absorption dans cette région. Cette situation donne l’impression que tout le monde a des empreintes digitales différentes, c’est pourquoi on l’appelle la zone des empreintes digitales. La zone d’empreinte digitale est très utile pour distinguer des composés ayant des structures similaires.

(3) Spectres infrarouges des fibres courantes

Les groupes caractéristiques des substances polymères présentent trois caractéristiques principales sur le spectre infrarouge : la position et l'intensité du pic d'absorption, ainsi que la forme du pic d'absorption. Il existe des différences significatives dans les spectres infrarouges des différentes substances, et ce principe peut être utilisé pour identifier les fibres textiles.

Lors de l'utilisation de la spectroscopie infrarouge pour identifier les fibres textiles, il existe deux processus principaux : la « mesure du spectre » et la « lecture du spectre ». La mesure spectrale consiste à mesurer le spectre infrarouge de fibres inconnues. La lecture du spectre consiste à comparer le spectre infrarouge des fibres inconnues avec le spectre standard des fibres connues, déterminant ainsi la catégorie des fibres inconnues. L'analyse qualitative des fibres textiles par spectroscopie infrarouge présente les caractéristiques d'être rapide et pratique et a été largement utilisée.

Les spectres infrarouges des fibres textiles courantes sont présentés dans les figures 6-5 à 6-12, et les principaux spectres d'absorption caractéristiques de diverses fibres peuvent être observés dans d'autres matériaux de référence.