羽绒耗氧量高精度测试方法研究

摘要：

本文创新性地采用两种不同浓度的高锰酸钾标准溶液，按照特定的交替滴定方法和计算公式，测试羽绒样品耗氧量。试验表明本方法能够兼顾测试效率和精度两方面，使测试精度大大提高。

关键词：羽绒；耗氧量；高锰酸钾溶液

1 引言

羽绒是长在鹅、鸭的腹部，呈芦花朵状的绒毛，成片状的叫羽毛。因为羽绒是星朵状结构，每根绒丝在放大镜下均可以看出是呈鱼鳞状，有数不清的微小孔隙，含蓄着大量的静止空气，由于空气的传导系数最低，形成了羽绒良好的保暖性，加之羽绒又充满弹性，以含绒率50%的羽绒为例，它的轻盈蓬松度相当于棉花的2.5倍、羊毛的2.2倍，所以羽绒被不但轻柔保暖，而且触肤感也很好。天然羽绒还具有其他保暖材料所不具备的吸湿发散的良好性能，羽绒能不断吸收并排放人体释放出的汗水，使身体没有潮湿和闷热感。因为羽绒所特有的轻柔保暖、吸湿发散的良好性能，所以盖羽绒被睡眠就会倍感温暖舒适，又无压迫感，使血压正常，中枢神经得以安定，很快进入甜美梦乡。

目前各国制定的羽绒方面的标准主要有：中国的GB/T 14272―2011《羽绒服装》、GB/T 17685―2003《羽毛羽绒》、GB/T 10288―2003《羽毛羽绒检验方法》和FZ/T 80001―2002《水洗羽毛羽绒试验方法》；日本的JIS L 1903：2011《羽毛试验方法》；国际羽绒羽毛局的IDFB Testing Regulations（Version 2010）；欧盟的BS EN《羽毛羽绒测试方法》。这些标准规定羽绒耗氧量与微生物均是关键检测项目，耗氧量与微生物存在一定的关系，反映的是好氧性微生物由呼吸所消耗的水中溶解氧的量。在各国羽绒标准中，针对羽绒耗氧量的限定分别是：

1）中国，规定耗氧量≤10mg/100g 时，不需检测微生物，耗氧量≥10mg/100g 时，进行微生物检测。

2）欧洲，规定耗氧量≤20mg/100g 时，不需检测微生物；耗氧量介于20mg/100g和50mg/100g之间，检测微生物；当耗氧量≥50mg/100g 时，直接判定卫生指标不合格。

3）日本，耗氧量

4）美国，耗氧量≤4.8mg/100g。

羽绒耗氧量作为羽绒微生物的前置测试指标，测试的精确性显得尤为重要，而现有的羽绒耗氧量测试方法存在测试精度低、数据波动性大等问题，而且羽绒样品耗氧量数值越小，数据波动越大，当羽绒耗氧量测试数据小于3mg/100g时，数据波动幅度甚至达到20%以上。

高琴等[1]介绍了GB/T 10288―2003、JIS L 1903：2011、IDFB测试规则20l0版和BS EN4个标准中的测试方法，并详细比较了这些方法的差异性，指出各标准在试样量、振荡时间及频率、振荡方式、过滤器方面有所不同，对规范和统一检测技术具有指导作用。

涂貌贞[2]研究发现，耗氧量超标的产品不一定是由微生物不合格引起的，他针对耗氧量超过10mg/100g的羽绒进行微生物检验，未发现微生物不合格现象，分析可能是添加了一些整理剂或后处理剂，因这种化学物质能与高锰酸钾产生氧化还原反应而造成测试过程中耗氧量超标。

陈雯[3]针对水洗羽毛羽绒中耗氧量对检测结果的影响，建立了该方法的定量数学模型并推导出不确定度计算公式，找出了该检测过程中的不确定度来源，并且计算了公式中各个变量的不确定度，最后计算出了检测结果的合成标准不确定度和扩展不确定度。

丁力进等[4]探讨了羽绒耗氧量测试滴定温度、水样加热时是否加盖、加热时间、滴定速度等因素对测试结果的影响，指出现有的羽绒耗氧量测试方法存在一定欠缺，要想获得理想的测试结果就需综合考虑影响耗氧量的各种因素。

本文采用两种不同浓度的高锰酸钾标准溶液交替滴定，建立羽毛羽绒耗氧量高精度测试方法。本文研究成果对纺织品检测机构解决羽毛羽绒耗氧量测试精度具有实际指导意义和推广应用价值。

2 试验部分

现有耗氧量测试标准GB/T 14272―2011和FZ/T 80001―2002应用0.02mol/L高锰酸钾溶液进行滴定，与日标JIS L 1903：2011、国际羽绒羽毛局标准IDFB Testing Regulations（Version 2010）、欧盟标准BS EN《羽毛羽绒测试方法》一致，GB/T 10288―2003应用0.1mol/L高锰酸钾溶液进行滴定。

针对现有标准羽绒耗氧量测试精度较低的实际情况，实验室在前期对羽绒耗氧量项目进行不确定度分析的基础上，提出采用两种不同浓度的高锰酸钾标准溶液，按照特定的交替滴定方法，测试羽绒耗氧量，能够兼顾测试效率和精度两方面，测试精度大大提高。

2.1 试验材料

选用60%的灰鸭绒和80%的白鸭绒两种羽绒样品，代表了耗氧量高低两种水平的样品。

2.2 试验仪器

试验所用主要仪器包括：AB204-S型电子天平（最小分度值0.1 mg）、SHA-C型恒温振荡器、微量滴定仪（最小分度值0.01 mL）。

2.3 试验试剂

1）3mol/L硫酸。取100mL浓硫酸（1.84g/mL），加入500mL的水中，配制成3mol/L硫酸溶液。

2）0.02mol/L高锰酸钾，已标定。

3）0.002mol/L高锰酸钾，由0.02mol/L高锰酸钾稀释10倍。

4）三级水。

2.4 试验步骤

取两份（10±0.1）g羽绒试样；将羽绒样品放入3000mL的三角烧瓶中，加入1000mL三级水，浴比1：100；将羽绒样品浸湿后，水平振荡30min，振荡频率150转/min；用标准筛滤入大烧杯中待用，在过滤时不可压榨过滤物；在三角烧瓶中加100mL三级水和3mol/L硫酸2mL，使之呈酸性，用最小分度值0.01mL微量滴定管滴入0.002mol/L高锰酸钾溶液一滴，使之呈粉红色，此为对照用的空白试样，记录所耗高锰酸钾的毫升数V0；用移液管吸取l00mL滤液于三角烧瓶中，共计两份，各加入3mol/L硫酸2mL；对第一份滤液，用微量滴定管滴入0.02mol/L高锰酸钾标准溶液并摇动，直至溶液在1min后呈对照样的粉红色，记录所耗0.02mol/L高锰酸钾溶液的毫升数V1；对第二份滤液，分两步滴定，用微量滴定管滴入0.02mol/L高锰酸钾标准溶液（V1-0.01）毫升，再用微量滴定管滴入0.002mol/L高锰酸钾标准溶液，直至溶液在1min后呈对照样的粉红色，记录所耗0.002mol/L高锰酸钾溶液的毫升数V2。重复上述步骤，测试第二份羽绒样品。最后计算两份羽绒样品的平均耗氧量，精确到小数点后一位。

耗氧量的计算公式如式（1）：

ρ（O2） =（V1-0.01）×80+（V2-V0） ×8 （1）

式中：

ρ（O2） ――样品耗氧量测试结果，mg/100mL；

V0――空白对照试验消耗的0.002mol/L高锰酸钾溶液的体积，mL；

V1――滴定100mL样液所消耗的0.02mol/L高锰酸钾溶液的体积，mL；

V2――滴定100mL样液所消耗的0.002mol/L高锰酸钾溶液的体积，mL。

3 结果与分析

3.1 60%灰鸭绒试验

按照2.4试验步骤所述，采用0.02mol/L和0.002mol/L两种不同浓度的高锰酸钾标准溶液交替滴定，取8个样品进行重复测试，测试结果见表1。

由表1可知，该试样耗氧量平均值为5.1 mg/100g，标准差为0.325 mg/100g，CV值为6.42%。

同样，按照GB/T 14272―2011附录C.7耗氧量方法，采用浓度为0.02mol/L的高锰酸钾进行滴定，取8个样品进行重复测试，测试结果见表2。

表2 60%灰鸭绒重复测量数据（单个浓度滴定法）

由表2可知，该试样耗氧量平均值为5.5 mg/100g，标准差为0.513 mg/100g，CV值为9.32%。

从表1和表2的测试数据可以看出，对60%灰鸭绒样品，采用两种不同浓度的高锰酸钾标准溶液交替滴定，能够将测试数据的CV值有效减小，60%灰鸭绒耗氧量的CV值从9.32%降低为6.42%。

3.2 80%白鸭绒试验

按照2.4试验步骤所述，采用两种不同浓度的高锰酸钾标准溶液交替滴定，取8个样品进行重复测试，测试结果见表3。

由表3可知，该试样耗氧量平均值为2.8 mg/100g，标准差为0.257 mg/100g，CV值为9.16%。

按照GB/T 14272―2011附录C.7耗氧量方法，采用浓度为0.02mol/L的高锰酸钾进行滴定，取8个样品进行重复测试，测试结果见表4。

由表4可知，该试样耗氧量平均值为3.0 mg/100g，标准差为0.71 mg/100g，CV值为23.64%，数据波动相对较大。

针对80%白鸭绒样品，从表3和表4可以看出，采用两种不同浓度的高锰酸钾标准溶液交替滴定的方法，能够将测试数据CV值有效减小，耗氧量CV值从23.64%降低为9.16%。

4 结语

综上所述，采用本文两种浓度高锰酸钾标准溶液交替滴定法，可以准确地检测羽绒样品耗氧量，与原有方法相比，较大程度地提高了方法测试精度。

参考文献：

[1]高琴，冯燕.常用羽绒羽毛检测标准比较分析[J].中国纤检，2012，（9）（上）：60-62.

[2]涂貌贞.水洗羽毛羽绒检验中的常见问题探讨[J].中国纤检，2011，（12）（上）；62-63.

[3]陈雯.酸性高锰酸钾滴定法测羽绒羽毛耗氧量的不确定度评定[J].中国纤检，2012，（6）（上）：66-68.

[4]丁力进，孙成国.准确测定羽绒耗氧量的条件探讨[J].中国纤检，2012，（4）（上）：58-59.

[作者单位：国家纺织产品质量监督检验中心（江阴）]