氨纶的断裂原因分析及定性定量工作的应对初探

摘要：本文拟通过对织物中氨纶断裂原因的分析，探讨对纤维检验工作中定性定量过程的影响，并结合实际，优化现有检测方法以提高对于氨纶的定性与定量检测能力。

关键词：氨纶；断裂；定性漏检；定量不准；优化

氨纶的学名是聚氨基甲酸酯弹性纤维，一般所说的弹性纤维是指“由至少85%（重量）聚氨酯链段组成的合成线型大分子”，它具有高度弹性，能拉长6～7倍，但随张力的消失能迅速恢复到初始状态。氨纶广泛地应用于游泳衣、运动服、内衣、衬衫等纺织服装领域。

氨纶在纺织服装行业中的广泛应用，使得它的检测也成了各大检测机构在日常工作中比较常见和重要的内容。与其他混纺织物相比，氨纶的定性与定量分析具有特殊性。首先，氨纶在织物中的含量都比较低，大部分在5%以内。其次，氨纶可以以裸丝、包芯纱或者包覆纱等多种形式进入服装应用。在日常的检验过程中，我们还偶尔发现织物中的氨纶出现断裂以及结构性破坏等情况，更加大了检测的难度，容易造成氨纶的定性漏检或是定量不准。

本文拟对织物中氨纶丝的断裂以及结构性破坏等情况进行简要分析，并提出一些方法以优化现有检测手段，以提高对氨纶的定性与定量检测的能力。

1 氨纶断裂原因分析

氨纶的纺丝方法一般分为干法纺丝、湿法纺丝、反应纺丝以及熔体纺丝，目前干法纺丝应用最多，约占整个弹性纤维生产的80%以上。在实际的生产过程中由于织物本身结构或某生产环节条件设定不当就很容易发生断裂或者破坏。一般可以将原因分为三类：原料、织造和染整。

1.1 原料问题

氨纶的良好弹性缘于它由软链段和硬链段组成的嵌段共聚物组成的网络结构。而由低分子二异氰酸酯和二胺反应形成的氨纶的硬链段，具有结晶性，熔融温度很高。硬链段中氨基甲酸乙酯和脲基结构分子链间的亚氨基和羰基、亚氨基之间可以形成很多较强的氢键结合，这些氢键使得硬链段在受到应力后不易发生形变。而异氰酸中芳环的存在，使得硬链段区易于形成短的晶区，能够降低分子链的柔顺性，同时可以形成大分子的横向交联，防止大分子链间的滑移，为软链段区的伸长和回复提供了必要的节点，使聚氨酯纤维拥有较高的强度、模量和耐磨性。如果原料中氨纶的硬链段过少，便会造成氨纶应力变弱，强度变低，也就更容易断裂[1]。

另外，氨纶在使用时间上也有一定的要求，放置太久易引起氨纶丝表面的油剂挥发、氨纶老化、变脆、弹性衰退。温度过低也会降低氨纶的强力，尤其在北方，应对氨纶原料进行预热，在其使用前应保持一定的温度。

1.2 织造问题

有的客户以缩短氨纶的纱长来降低成本，以至于氨纶丝在织物中的张力过大，染整时就容易断掉。一般氨纶和纱线的纱长比例要控制在1：3左右。

氨纶从表面看是单根丝，其实是由几根丝复合而成，有时在织造过程中会造成单根氨纶损伤。这种损伤以肉眼是无法察觉的，但在经过染整时，氨纶丝就会断裂。例如织针表面不够光滑，从而划伤氨纶丝；或者氨纶喂纱位置不正确，导致针钩的尖部刺穿氨纶丝，损伤氨纶。特别是织造较粗的氨纶丝时尤其需要注意。

另外，如果设备上的机油滴到布面上，一定要及时处理干净，否则染整时氨纶丝就会发生熔断现象。

1.3 染整问题

氨纶汗布染色时比普通针织布多了一个坯布预定形的过程，这个过程操作不当会对氨纶丝造成很大损伤。由于氨纶丝的玻璃化温度为135 ℃左右，所以如果定形机的车速和温度控制不好，也很容易产生氨纶断裂现象。有研究表明，染整过程中的定坯方式以及染色行机的条件，都会影响氨纶丝的质量[2]。

另外，如果织物进行了生物酶处理，以及经过返修的织物在染整过程中都更容易出现氨纶的断裂。

2 氨纶检测现状以及定性定量优化方法

目前对于织物中是否含有氨纶的定性判断，在FZ/T 01057.1―2007中并未明确指出，一般采用手工拉伸法，即通过织物是否有弹性来判断。对于一些氨纶分布比较稀疏或者之前所述的织物中部分氨纶断裂或者破坏的面料，这样的方法就容易造成漏判。而且，这个方法比较容易受到一些高弹丝的干扰。

根据日常工作经验总结，不妨结合显微镜观察法和化学溶解法对织物是否含有氨纶进行综合判断。由于氨纶在织物中的比例一般都比较低，在显微镜观察的时候，一定要注意使用哈氏切片器整体切片和分离单根纱线观察两种手段相结合，同时增大样品的观察量，并注意是否含有受到损伤的氨纶。而一旦通过显微镜观察法发现有疑似氨纶的存在，则可以针对织物的其他组分，通过适当的化学试剂溶解分离后再通过显微镜观察判定。另外，在样品纱线颜色比较多，或者循环很大的时候，一定要注意将各个颜色或者循环中的纱线分别定性，以免造成遗漏。比如一些泡泡纱面料中往往有稀疏分布的极少量氨纶，如果按照一般样品对待，极易造成氨纶的漏检。

氨纶的定量检测，通常是手工拆分法和二甲基乙酰胺溶解氨纶，但这两种方法都有一定的局限性。手工拆分法结果准确，但效率较低，而且不适用于结构复杂难以拆解的织物以及上述氨纶受到一定程度破坏损伤的织物。二甲基乙酰胺法溶解氨纶，虽然不存在以上问题，但是该试剂本身含有毒性，对操作人员的防护要求比较高，还对废液处理和环境产生较大压力。另外，通过去除低含量的氨纶，剩余相对高含量的其他纤维，在无法完全排除浆料和整理剂的实际操作中，必然对最终的结果也会产生较大的偏差。

而在GB/T 2910.1―2009试验通则中也明确指出，化学溶解法最佳的试验方案是先去除较多的组分，剩余较少的组分。那么我们就可以更积极地去探索一些更优的试验方法。比如常见的锦纶/氨纶混纺面料，可以选择80%溶解锦纶剩余氨纶而不使用二甲基乙酰胺溶解氨纶、桑蚕丝/氨纶混纺面料，则可以选择次氯酸钠溶解桑蚕丝剩余氨纶而不选用二甲基乙酰胺溶解氨纶。对于纤维素纤维与氨纶的混纺样品，则可以参考谢茂忠等人以体积比为3：2的盐酸与水溶液，在60℃水浴中40min溶解纤维素纤维或蚕丝纤维，剩余氨纶[3]，以及俞邱娈等人以1.5mol/L的次氯酸钠，在沸水浴条件下30min溶解纤维素纤维，剩余氨纶[4]。这些方法相对来说都是更为有效且灵活的手段，对于剩余的氨纶也可以更好地进行二次定性。

此外，在日常的检测工作中，还偶尔遇到氨纶在织物生产或染整过程中发生严重破坏，在织物中已经完全丧失其功能性纤维作用的情况。近年来，国家大力倡导循环经济，而再生棉也应运而生。由废弃的棉花、工业下脚料和纺织企业的布头和纱线头回收再利用制成的再生棉中也往往含有极少量的碎氨纶。这些样品在纤维镜下都只能看到破碎的纤维片段，无法准确判定其具体纤维类型。对于这样的情况，建议根据其具体含量，将其归为其他纤维。

3 总结

在服装行业蓬勃发展的今天，样品的多样化多元化对于服装检测工作带来了巨大的冲击。以更加准确、更加精确、更加绿色为发展目标的检测机构也面临着严峻的挑战。而各类小含量纤维的检测，尤其是氨纶织物的检测工作尤为重要。根据氨纶断裂的几种主要原因，采用显微观察法结合溶解法可以更为准确地对一些小含量纤维进行定性，而对化学溶解法的优化选择以及有益探索更可以对氨纶的准确定量有所帮助。

参考文献：

[1]宋心远.氨纶的结构、性能和染整：一[J].印染，2002，（11）：30-35.

[2]孙向科，李茂林.针织物中氨纶丝断裂主要因素的探讨[J].轻纺工业与技术，2011，40（4）：71-72.

[3]谢茂忠， 麦晓霞，张晓利，等.用盐酸法对氨纶混纺产品进行定量分析的研究[J].上海纺织科技，2010，38（8）：44-46.

[4]俞邱娈，倪志芬.次氯酸钠溶液在纺织品定量化学分析中的创新应用[J].中国纤检，2012，（6）：48-50.

（作者单位：浙江省纺织测试研究院）