(中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶事业部 尤琦《涤纶短纤维含油率测试方法的比较》）
摘 要：采用r萃取称重法、萃取折射率法、快速法、核磁共振法测定了对涤纶短纤维的含油牢进行r比较。结果发现，萃取称重法、萃取光折射率法、快速法测定不同油剂的含油率时，应根据油剂的溶解特性，选择不同的溶剂萃取。对于阴离子型烷基磷酸酯钾盐油剂宜选择苯／甲醇(体私{比1：1)的混和溶剂。4种分析方法中，萃取称重法测定涤纶短纤维的含油牢结果偏高；快速法测定的结果偏低；萃取光折射率法和核磁共振法测定涤纶短纤维的含油率结果准确，精密度较高，能正确反映纤维上油情况。
关键词：聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维短纤维含油率测试方法萃取光折射法 核磁共振法
涤纶短纤维的含油率及含油的均匀性指标不仅严重影响到纤维本身的质量，更影响到后道织造工序，直接决定纤维是否能满足工艺过程进行正常生产。因此，纤维的含油率指标一直是各化纤厂十分重视的指标。
涤纶短纤维含油率的测试方法有GB／T14340-1993合成短纤维含油率试验方法——萃取称重法和萃取光折射率法，还有目前比较常用的快速法及核磁共振法。由于各种测试方法的原理、使用的溶剂及测试过程的不同，测得的含油率数据也各不相同，为了能真正反映纤维上油情况，有必要对这些方法进行探索比较，从而找出最佳测试方法，得到准确可靠的含油率数据。
1 实验
1.1 试样及试剂
涤纶短纤维：上海石油化工股份有限公司产；德国双S油剂；苯：分析纯，国药集团化学有限公司制；甲醇：分析纯，上海振兴化工一厂产；无水乙醚：国药集团化学有限公司；混合溶剂：苯／甲醇(体积比为1：1)，均为分析纯。
1．2 主要仪器
电热恒温水浴锅、恒温水浴槽、索氏萃取器、阿贝折光仪、分析天平、美周Nicolet Nexus 670FT—lR傅立叶变换红外光谱仪、瑞士Mettler Tole—do DSC821e差示扫描量热仪、中国2WAJ阿贝折射仪等。
1．3 分析方法
萃取称重法：准确称取5 g试样放入索氏萃取器，加入溶剂，在水浴锅上回流萃取1．5 h，萃取结束后，将所得萃取液蒸发烘干，进行称重，得到含油率。
萃取光折射率法：按萃取称重法将所得萃取液蒸发烘干，加入0．5 mL纯水进行溶解，静置10rain，取澄清液在阿贝折射仪上读折射率，根据预先制作的油剂浓度一折射率工作曲线求出纤维含油率。
快速法：准确称取2 g试样，用溶剂将纤维浸没，停留约5 rain后将纤维挤干，将铝箔上的挤出液烘干称重，得到含油率。
核磁共振法：准确称取2 g试样，将试样放入试管中，再插入核磁共振仪进行测定，根据预先制作的标准曲线得到含油率。
DSC分析：准确称取一定量萃取物，在N 气氛下，以1O℃／rain升温速率，在30～350℃ 内测定萃取物的DSC曲线。
红外光谱(FTIR)分析：将适量苇取物和溴化钾充分碾磨后，用压片机压成薄片，在傅立叶变换红外光谱仪上测得红外谱图。
2 结果与讨论
2．1 萃取称重法
分别使用无水乙醚溶剂和苯／甲醇混和溶剂进行萃取，其它测试条件不变，平行测定lO次，取其平均值，结果见表1。
从表1可看出，用苯／甲醇混和溶剂萃取测得的含油率远远大于用无水乙醚萃取测得的含油率。这是因为，本实验所用的双S油剂为阴离子型烷基磷酸酯钾盐，而在无水乙醚中难溶，在苯／甲醇混和溶剂中易溶。因此，用无水乙醚不可能将纤维表面的油剂全部萃取下来，而用苯／甲醇混和溶剂能将纤维表面的油剂萃取下来，因此其测得的含油率远远大于用无水乙醚，且精密度较高。所以要根据溶剂选择原则，不同的油剂应使用不同的溶剂。本实验所用的油剂宜选择苯／甲醇混和溶剂。
2．2 不同测试方法的测试结果比较
用萃取称重法、萃取光折射率法、快速法及核磁共振法进行测试，测试结果见表2。
2．2．1 萃取光折射率法和萃取称重法比较
萃取光折射率法和萃取称重法虽然采用相同的萃取条件，但后处理不同。从表2可看出：萃取称重法测得的含油率高于萃取光折射率法，这说明萃取物中除了含有纤维上的油剂外，还可能存在其它非油剂组分。为此将萃取物进行DSC分析及红外光谱分析。测试结果见图1。
由图1a可看出，萃取物在300℃左右有一很强的吸热峰，而油剂则几乎没有。由于一般工业用聚酯含低聚物2％ ～3％，其中有单体、二聚物、三聚物。低聚物的熔点为310℃左右，这说明萃取物中含有低聚物。
同时由图1b可以看出：油剂的特征峰出现在2926，2853em附近；萃取物除了油剂的特征峰外，还在l724，1242，1124，725em附近出现了聚酯的特征吸收峰。所以苯／甲醇混和溶剂不但能将油剂萃取下来，同时也能够萃取出部分低聚物。
因此，萃取称重法的测试结果偏高。而萃取光折射率法是测定萃取的油剂水溶液的折射率的实验证明，萃取物中的非油剂组分在纯水和一定浓度的油剂里都不溶解，所以萃取光折射率法测定含油率不会影响到折射率的读数，从而确保数据的准确性。
2．2．2 萃取光折射率法与快速法比较
由表2可以看出，快速法得到的含油率远远小于光折射率法测得的。这主要是由于快速法处理时间短，不可能将纤维上的油剂全部萃取下来，因此其测得的数据明显偏低。同时在测试过程中快速法会带进许多人为误差，如：在测试过程中由于操作人员对纤维挤干的程度不同、处理铝箔的恒重的操作水平不同等，从而造成数据的波动，数据的离散程度大。
2．2．3 萃取光折射率法与核磁共振法的比较
通过不同的测试方法比较，萃取光折射率法不仅排除了人为误差，而且排除了苯／甲醇混和溶剂萃取出的纤维上部分低聚物对测试结果的影响，因此其测得数据最能反映出纤维的上油情况。但由于萃取光折射率法过程复杂，采用对人体有毒害的苯／甲醇混合溶剂，耗时长，可长达3 h。而化纤生产是连续化生产，不能及时了解生产的状况，不能满足生产的需求。目前核磁共振法在纤维含油率上的应用，解决了以上的问题。其分析过程简单、迅速、准确。但核磁共振法在某种程度上又依赖于传统的测试方法。其标准曲线是采用萃取光折射率法测得的标准浓度的含油率而建立的。从表2的实验结果看，核磁共振法测得的数据与萃取光折射率法一致，且精确度较高。
3 结论
a．涤纶短纤维生产中使用不同的油剂，含油率测试，在进行萃取时，应根据溶剂选择原则，使用不同的溶剂。对于德围双S油剂，采用苯／甲醇混合溶剂为宜。
b．苯／甲醇混合溶剂除了能将纤维表面的油剂萃取外，还能萃取出部分低聚物，导致萃取称重法比萃取光折射率法测定的含油率结果偏高。
C．快速法测定含油率由于处理时时间短，油剂不能全部萃取出，导致含油率结果偏低。
d．萃取光折射率法测定含油率比萃取称重法、快速法测定结果准确、误差较小，该法能正确反映纤维的上油情况。
e．核磁共振法与萃取光折射率法测得含油率的结果一致。且精确度高，核磁共振法虽然分析过程简单，但由于涤纶短纤维含油率比较低，其标准工作曲线的建立、测试时的影响因素还需进一步探索。
