합성섬유의 식별방법- Jiaxing Fuda Chemical Fiber Factory

일반 합성섬유는 주로 폴리에스테르, 나일론, 아크릴, 폴리프로필렌, 비닐론, 클로로프렌 등 6가지 전통 섬유를 가리킨다. 흔히 사용되는 탄성 필라멘트로는 스판덱스(Spandex)도 널리 사용된다.

1. 각종 합성섬유의 형태와 구조

다양한 합성 섬유의 화학적 조성이 다르기 때문에 방사 및 형성 방법도 다양합니다. 방사 및 성형 방법은 섬유의 형태와 구조에 중요한 영향을 미칩니다.

용융 방사는 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌 섬유에 사용됩니다. 대부분의 아크릴 섬유, 비닐론 스테이플 섬유 및 염소처리된 섬유는 습식 방사됩니다. 스판덱스, 일부 비닐론 및 아크릴 섬유는 건조된 상태로 회전됩니다. 용융 방사 중에 용융된 중합체는 방사 구금 구멍을 통해 압착되고 공기 중에서 냉각되어 응고됩니다. 섬유 단면은 방사 구금 구멍의 모양과 관련이 있으며 기존 단면은 원형입니다. 습식 방적 실크 스트립은 용매 침전으로 인해 용액에서 고형화되며 단면이 대부분 원형이 아니며 스킨 코어 구조가 뚜렷합니다. 일반적인 합성섬유의 종방향 및 단면적 형태적 특성은 Table 6-1과 Figure 6-1-4에 나타내었다.

2. 각종 합성섬유의 연소특성

섬유를 식별하기 위해 연소법을 사용할 때에는 섬유가 화염에 접근하고, 접촉하고, 떠날 때 섬유의 상태를 집중적으로 관찰하는 것이 중요하며, 연소 시 발생하는 냄새와 잔류물의 특성에 주의하는 것이 중요하다. 연소 후. 일반적으로 사용되는 합성섬유의 연소특성은 표 6-2와 같다.

3. 각종 합성섬유의 화학적 용해도 성능

산, 알칼리, 유기용매 등의 화학 시약에 대한 다양한 섬유 소재의 안정성은 다양합니다. 일반적으로 사용되는 합성섬유의 용해도는 표 6-3과 같다.

4. 각종 합성섬유의 융점

고분자의 결정이 완전히 사라지는 온도, 즉 결정이 녹는 온도를 녹는점이라고 합니다. 합성섬유는 고온에서 분자간 결합구조에 변화가 일어나 먼저 연화되고 녹는다. 대부분의 합성섬유는 순수 결정처럼 정확한 녹는점이 없으며, 동일한 섬유라도 제조업체나 배치 번호에 따라 녹는점이 다를 수 있습니다. 그러나 동일한 종류의 섬유라도 융점은 상대적으로 좁은 범위 내에서 고정되어 있어 섬유의 종류를 결정할 수 있습니다. 천연 셀룰로오스 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유, 단백질 섬유는 녹는점이 분해점보다 높기 때문에 고온에서도 녹지 않고 분해되거나 탄화되지 않습니다.

융점법은 일반적으로 융점 특성이 뚜렷한 합성 섬유를 식별하는 데 적용할 수 있지만 천연 셀룰로오스 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유 및 단백질 섬유에는 적용할 수 없습니다. 일반적으로 정성적 동정을 위한 별도의 수단으로 사용되지는 않으나, 다른 동정방법을 토대로 확인을 위한 보완적인 수단으로 사용될 수 있습니다.

섬유의 종류를 판별하기 위해 가열 및 온도 측정 장치를 갖춘 융점 측정기 또는 편광 현미경으로 섬유 소멸 온도를 관찰하여 섬유의 융점을 결정합니다. 특히 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌과 같은 합성섬유의 경우 종단면적 형태적 특성과 연소성능이 매우 유사하며, 식별을 위해 융점법을 사용하는 것은 상당한 장점이 있습니다. 주요 합성섬유의 융점은 Table 6-4와 같다.

5. 일반섬유의 적외선 스펙트럼

적외선 분광법(IR)에 대한 연구는 과학자들이 100개 이상의 유기 화합물에 대한 적외선 스펙트럼을 발표하여 알려지지 않은 화합물을 식별하는 강력한 수단을 제공했던 20세기 초에 시작되었습니다. 1970년대 이후에는 전자 컴퓨터 기술의 발전을 바탕으로 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 실험 기술이 현대 화학자들의 실험실에 들어와 구조 분석의 중요한 도구가 되었습니다.

(1) 적외선 분광학의 기본 원리

연속 파장을 갖는 적외선 광선을 시험 샘플에 조사하고 물질 분자 내 특정 그룹의 진동 또는 회전 주파수가 적외선의 주파수와 동일하면 분자의 흡수 에너지가 원래의 에너지에서 전환됩니다. 바닥 상태 진동(회전) 운동 에너지 수준에서 더 높은 에너지 진동(회전) 운동 에너지 수준. 분자가 적외선의 복사 에너지를 흡수한 후 진동 및 회전 에너지 준위 전환이 발생하고 해당 파장의 빛이 물질에 흡수됩니다. 적외선 스펙트럼을 얻기 위해 기기를 사용하여 분자에 의한 적외선 흡수를 기록합니다. 따라서 적외선 분광법은 적외선에 대한 물질의 흡수 특성을 이용하여 섬유 구조를 분석하는 것입니다. 스펙트럼의 각 특성 흡수 대역에는 샘플 분자 그룹 및 결합에 대한 정보가 포함되어 있으며 물질마다 적외선 흡수 스펙트럼이 다릅니다.

적외선 스펙트로그램은 일반적으로 파장( λ) 또는 파수( σ)를 사용합니다. 가로축은 흡수 피크의 위치를 나타내고 세로축은 투과율(T%) 또는 흡광도(A)를 사용하여 흡수 강도를 나타냅니다.

(2) 적외선 분광법의 구역화

적외선 스펙트럼의 파장 범위는 약 0.75~1000μM입니다. 적외선 스펙트럼은 일반적으로 근적외선 영역, 중적외선 영역, 원적외선 영역의 세 영역으로 구분됩니다. 파장과 파수의 관계는 표 6-5에 나와 있습니다.

특정 그룹의 회전 스펙트럼 및 진동 스펙트럼. 대부분의 유기 및 무기 물질의 기본 흡수대는 중적외선 영역에서 발생하기 때문에 중적외선 영역이 가장 많이 연구되고 응용되는 영역이며, 흔히 적외선 분광법이라고 부르는 것이 중적외선 스펙트럼을 가리킨다.

흡수 피크의 원인에 따라 중적외선 스펙트럼은 크게 특성 주파수 영역과 지문 영역의 두 영역으로 나눌 수 있습니다.

① 특성 주파수 범위(4000-1300cm-1): 특성 주파수 범위의 흡수 피크는 주로 관능기의 신축 진동에 의해 생성되며, 수는 적지만 특성이 강합니다. 따라서 그룹 식별 작업에 매우 유용하며 주로 기능 그룹을 식별하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 케톤, 산, 에스테르 또는 아미드와 같은 화합물에서 카르보닐 그룹은 항상 5.9μ의 신축 진동을 나타냅니다. 스펙트럼 μ의 그림 5.9에 표시된 것처럼 강한 흡수 피크가 m 주위에 나타납니다. m 부근의 흡수 피크를 보면 분자 내에 카르보닐기가 있다고 대략적으로 판단할 수 있습니다.

② 지문 영역(1300-400cm2): 주로 단일 결합 C-O, C-N, C-H, O-H 및 기타 작용기의 진동에 의해 생성되는 강한 특성이 없는 다중 및 복잡한 피크입니다. 분자 구조가 약간 다를 때 이 영역의 흡수에는 미묘한 차이가 있습니다. 이러한 상황은 사람마다 지문이 다른 것과 같아서 이를 지문 영역이라고 합니다. 지문 영역은 유사한 구조를 가진 화합물을 구별하는 데 매우 유용합니다.

(3) 일반섬유의 적외선 스펙트럼

고분자 물질의 특징적인 그룹은 적외선 스펙트럼에 세 가지 주요 특징, 즉 흡수 피크의 위치와 강도, 흡수 피크의 모양을 가지고 있습니다. 서로 다른 물질의 적외선 스펙트럼에는 상당한 차이가 있으며, 이 원리는 직물 섬유를 식별하는 데 사용될 수 있습니다.

적외선 분광법을 사용하여 직물 섬유를 식별하는 경우 "스펙트럼 측정"과 "스펙트럼 판독"이라는 두 가지 주요 프로세스가 있습니다. 스펙트럼 측정에는 알려지지 않은 섬유의 적외선 스펙트럼을 측정하는 작업이 포함됩니다. 스펙트럼을 읽는다는 것은 알려지지 않은 섬유의 적외선 스펙트럼을 알려진 섬유의 표준 스펙트럼과 비교하여 알려지지 않은 섬유의 범주를 결정하는 것을 포함합니다. 적외선 분광법을 이용한 섬유섬유의 정성분석은 빠르고 편리하다는 특징을 가지고 널리 활용되어 왔다.

일반적인 직물 섬유의 적외선 스펙트럼은 그림 6-5 ~ 6-12에 나와 있으며, 다양한 섬유의 주요 특징적인 흡수 스펙트럼은 다른 참고 자료에서 볼 수 있습니다.