第十三章生态纺织品测试

第十三章生态纺织品测试 • 生态纺织品：纺织原料的获取、纤维制造、纺织印染等后整理加工、最终使用废弃处理等一系列过程中，不产生或最低限度地降低对环境的污染，对人体无害、有益健康的纺织品。一、概述二、纺织品中有害物质的检测方法三、纺织品中有害物质的测试仪器

一、概述 1、纺织品安全性标准（1）Oko-Tex Standard 100：1991年底奥地利纺织研究院提出，国际纺织品生态研究和检验协会颁布 Oko-Tex Standard 200：与Oko-Tex Standard 100配套的关于检验程序的标准，包括10项测试项目的具体操作程序和技术规范。具体有：pH值、甲醛、可萃取的重金属、杀虫剂含量、氯酚含量、染料、含氯有机载体、色牢度、气味（2）Eco-Tex Standard：1994欧盟执委会委托丹麦制定，符合该标准的产品可悬挂Eco label标志（3）国家标准： ①GB/T 18885－2002生态纺织品技术要求 ②GB 18401－2003国家纺织品基本安全技术规范 ③方法标准：甲醛，水萃取液pH值，禁用偶氮染料等

2、 Oeko-Tex Standard 100—2002《生态纺织品 通用及特殊技术要求》 • 有害物质：存在于纺织品或附件中并最大限量，或者在通常或按规定使用条件下会对人体产生某种影响，根据现有的科学知识水平推断，会损害人类健康的物质。 • 产品分类：按最终用途（1）产品分类Ⅰ：婴儿用产品。婴儿或直至两岁的儿童用品（2）产品分类Ⅱ：直接与皮肤接触的产品（3）产品分类Ⅲ：不直接与皮肤接触的产品（4）产品分类Ⅳ：装饰材料 • GB/T 18885—2002 测试项目与Oeko-Tex Standard 100—2002基本相同，各项目限量值也基本一致。

3、 GB 18401—2003 《国家纺织产品基本安全技术规范》 • 考核指标：pH值、甲醛含量、色牢度、禁用偶氮染料和异味 • 产品分类：（1）A类：婴幼儿用品，指年龄在24个月以内的婴幼儿使用的纺织产品。例如：尿布、尿裤、内衣、围嘴儿、睡衣、手套、袜子、外衣、帽子、床上用品。（2）B类：直接接触皮肤的产品，指穿着或使用时，产品的大部分面积直接与人体皮肤接触的纺织产品。例如：文胸、腹带、背心、短裤、棉毛衣裤、衬衣、（夏天）裙子、（夏天）裤子、袜子、床单。（3）C类：非直接接触皮肤的产品，指穿着或使用时，产品不直接与人体皮肤接触，或仅有部分面积直接与人体皮肤接触的纺织产品。例如：毛衣、外衣、裙子、裤子、窗帘、床罩、墙布、填充物、衬布。

纺织产品的基本安全技术要求 注：①后续加工工艺中必须经过湿处理的产品，pH值可放宽至4.0～10.5； ②洗涤褪色型产品不要求色牢度； ③在还原条件下染料中不允许分解出的致癌芳香胺清单见标准附录C。

二、纺织品中有害物质的检测方法 1、甲醛含量：（1）按萃取方法不同 • 游离甲醛检测：液相萃取法（将精确称量的试样在一定温度水浴中萃取一定时间）——模拟穿着过程中织物释放甲醛 • 释放甲醛检测：气相萃取法（将试样悬挂于密闭瓶中的水面上方，水吸收甲醛制成萃取液）——模拟织物在仓贮和压烫过程中释放甲醛（2）测试方法：比色分析法（乙酰丙酮法） • 将萃取液与乙酰丙酮反应生成黄色反应物，它溶于水中颜色的深度与甲醛含量成正比，分光光度计测定吸光度，再从标准曲线上求得甲醛含量。

2、禁用偶氮染料：在使用过程中产生致癌芳香胺2、禁用偶氮染料：在使用过程中产生致癌芳香胺 • 气相色谱/质谱定性分析： • 定量分析： 3、萃取液的pH值： • 中性至弱酸性有益，婴儿及直接接触皮肤纺织品4.0～7.5之间。用带有玻璃电极的pH计测定纺织品水萃取液pH值 • 测定方法：①摩尔顿型电极系统 ②浸没式电极系统 4、染色牢度（耐唾液色牢度）： • 将试样与规定的贴衬织物贴合在一起，在人造唾液中处理后去除试液，放在试验装置内两块平板之间并施加规定压力，干燥后用灰色样卡评定试样的变色和贴衬织物的沾色。

5、重金属含量：酸性汗液萃取 • 检测方法：①原子吸收分光光度法：测量萃取液中重金属离子吸光度，对照标准工作曲线确定相应重金属离子含量 ②电感耦合等离子体原子发射光谱法 ③六价铬分光光度法 ④砷、汞原子荧光分光光度法 6、五氯苯酚残留量：防霉剂，限量0.5mg/kg • 痕量分析，萃取法 • 气相色谱－质谱法、气相色谱法 7、农药残留量：杀虫剂、除草剂等 • 气相色谱－质谱法、气相色谱法 8、气味：挥发性物质释放，特殊气味 • 检测原理：试样放在规定环境中，利用人的嗅觉判定

三、纺织品中有害物质的测试仪器 （一）色谱分析 • 色谱分析法：又称色层法或层析法，是一种物理化学分离方法 • 两相：流动相：色谱柱中用以携带试样和洗脱组分的物质，可为气体或液体。固定相：色谱柱内不移动的、起分离作用的物质，可为固体或液体 • 分类：气－固色谱（GSC）、气－液色谱（GLC）液－固色谱（LSC）、液－液色谱（LLC）气相色谱法：用气体作为流动相的色谱法，统称气相色谱（GC）液相色谱法：用液体作为流动相的色谱法，统称液相色谱（LC）

1、气相色谱法 • 流动相气体为载体，载体以一定流速携带气体样品或经汽化后的样品一起进入色谱柱进行分离，分离后的试样流出色谱柱进入检测器，经检测并记录得到色谱图。（1）分离原理：色谱柱中分离 • 气固色谱：固定相是一种多孔性的吸附剂。反复吸附→←洗脱，被测物质各组分吸附能力不同，难被吸附的组分容易洗脱逐渐走在前面 • 气液色谱：固定相为柱体表面涂渍固定液的液膜。反复溶解→←挥发，各组分溶解能力不同，溶解度小的组分往前移动快

（2）气相色谱仪 • 组成：气路系统、进样系统、分离系统、温控及检测系统、记录系统

①气路系统：载气连续运行的密闭的管路系统 ②进样系统：包括进样器和气化室两部分 ③分离系统：色谱柱，通常分为填充柱和毛细管柱两类 ④检测系统：检测器，将经色谱柱分离后的各组分的浓度转变成易被测量的电信号 • 热导检测器：灵敏度较低 • 氢火焰离子化检测器：利用氧气与空气燃烧生成的火焰为能源，目前应用最广泛 • 电子捕获检测器：具有高选择性和高灵敏度，只对含有电负性元素的官能团有很高的响应值 • 火焰光度检测器：又称硫、磷检测器 ⑤温度控制系统：可程序升温 ⑥放大与记录系统：色谱图（组分含量随时间或移动距离分布的谱图，色谱峰与各被分离组分相对应）（3）特点：应用范围广，分离效能高，灵敏度高，速度快，操作简便。若缺乏标准试样时做定性分析较困难，且不能直接分析难挥发和受热易分解的物质

2、高效液相色谱（HPLC） • 高效液相色谱法：以高压液体作流动相达到分离及分析的柱色谱法。（1）分类 • 按固定相的聚集状态可分为：液－液色谱、液－固色谱 • 按分离原理分为：分配色谱（利用样品组分在固定相和流动相中的溶解度不同而在两相进行不同分配，从而实现分离）、吸附色谱、离子交换色谱、凝胶色谱

（2）高效液相色谱仪： • 组成：输液系统、进样器、色谱柱、检测器、组分收集和数据处理系统等 • 工作过程：高压泵将储液器中的溶剂经进样器送入色谱柱中，然后从检测器的出口流出。当待测样品从进样器注入时，流经进样器的流动相将其带入色谱柱中进行分离，然后依次进入检测器，由记录仪将检测器送出的信号记录下来得到色谱图。

（3）PHLC检测器 两种基本类型： • 溶质（选择性）检测器：仅对被分离组分的物理或物理化学特性有响应。包括紫外、荧光、电化学检测器 • 总体（普通）检测器：对试样和淋洗液总的物理或物理化学特性有响应。包括示差折光、电导检测器 ①紫外检测器：应用最广泛，适用于对紫外光或可见光有吸收的样品。灵敏度较高，通用性较好，但要求溶剂对所选择的波长无吸收。 ②荧光检测器：适于荧光物质检测，灵敏度高，缺点是应用范围有限。 ③示差折光率检测器：也称光折射检测器，按工作原理分为偏转式和反射式两种。通用型检测器，主要缺点是对温度变化敏感。 ④电导检测器：测试物质在介质中电离后电导率的变化，从而测定电离物质的含量。受温度影响比较大，要求有恒温装置，且pH＞7后不灵敏。

（4）主要特点： ①高效：由于使用细粒度的高效填充剂和均匀填充技术，分离效率极高。 ②高速：使用高压泵输送流动相，完成分离分析的时间只需几分钟到几十分钟。 ③高灵敏度：灵敏度与气相色谱法相当。 ④高度自动化：全部操作进行程序控制 • 特别适用于大分子量的高分子化合物，可用多种溶剂作为流动相，分离的可能性比气相色谱法更大。

（二）质谱分析 • 质谱分析法：利用分析物质形成离子后按荷质比的不同在质量分析器中分离并测定其强度，以达到定性、定量分析的一种分析手段。 • 质谱分析仪：高真空下，具有高能量的电子流等碰撞加热汽化的样品分子时，分子破碎生成许多碎片离子，把这些离子按照质量与电荷的比（m/e，质荷比）的大小顺序分离并记录，得到质谱图。分子、离子的质量数→可以求分子量生成碎片离子的破碎方式→得到有关分子结构的信息

1、质谱仪结构及其原理 • 根据用途不同分： ①有机化合物分析用质谱仪：离子源采用电子轰击源或化学电离源 ②无机化合物分析用质谱仪：离子源采用高频火花源或激光电离源

（1）结构：离子源、质量分析器、离子检测器、高真空系统（1）结构：离子源、质量分析器、离子检测器、高真空系统

（2）原理： ①气体分子或固体、液体的蒸汽分子在低压下引入电离室，受到离子源中从热丝（钨丝）阴极向阳极发射的电子束的轰击→分子裂片阳离子、阴离子、中性碎片等 ②阳离子加速并聚集成离子束进入质量分析室（阴离子和中性碎片被真空系统抽走） ③质量分析器利用电磁场对电荷的偏转性质将离子束按其质荷比大小顺序分别聚焦和分辨开 ④不同质荷比的离子束依次通过出射狭缝进入离子检测器并转变为相应的电流，经放大得到质谱图

（3）质谱图： 横坐标：离子的质荷比纵坐标：离子的相对丰度（即阳离子的相对量） • 相对丰度——以质谱图中最强的离子峰（基峰）的峰高为100％，其他离子的峰高与基峰相比所占的百分数称为～。

2、质谱分析 （1）母峰与裂片离子峰 • 母峰：分子受电子轰击失去一个电子所形成的正离子称为分子离子或母体离子，它在质谱图中产生相应的质谱峰称为～。一般位于质荷比最高的位置。通常母峰所处的质荷比值即为该化合物的分子量。 • 裂片离子峰：其相对丰度与分子结构有密切关系，由这些裂片峰可以把这个分子粗略地拼凑起来。（2）分析方法： ①将样品质谱图与标准质谱图直接比较，根据分子质荷比和相对强度等的差别来识别复杂化合物中的各种分子——定性和结构分析的主要依据 ②质谱峰的强度——定量分析的依据

3、应用 （1）有机分子结构测定（2）复杂多组分化合物结构定性与定量分析：与各种分离技术联用，如气相色谱－质谱联用（GC-MS），液相色谱－质谱联用（LC-MS） Varian公司气相色谱/质谱联用仪美国Finnigan公司液相色谱/质谱联用仪

（三）原子吸收分光光度法AAS • 基于物质产生的原子蒸汽在某特定波长光的辐射下，利用原子外层电子对光的特征吸收现象，测量原子蒸汽对光辐射能的吸收程度，推断出样品中所含元素浓度的一种吸光分析方法。 TAS-986原子吸收分光光度计

1、原理： • 根据处于气态的基态原子在某特定波长光的辐射下，原子外层电子对光的特征吸收这一现象建立起来的一种光谱分析方法。 • 分析过程：试样预处理→进入原子化器，试样中被测元素在高温下发生离解转变成气态原子状态并吸收由光源辐射出来的特征谱线→通过分光系统由检测器对获得的光谱强度进行检测，得到被测元素的含量和特征谱线强弱程度之间的相互关系。 • 应用：微量元素（金属元素）的定量分析

2、优点： （1）灵敏度高：一般可测量10-6～10-9数量级的浓度，适宜于分析超纯物质、微量试样。（2）选择性好：多数情况下共存元素对原子吸收分析不产生干扰，一般不需要分离共存元素。（3）重现性较好：相对偏差控制在1％以内（4）测定元素范围广泛：目前已超过70种 • 不足： ①通常每个元素都要有自己的灯作为光源，附件较多 ②对某些易形成稳定化合物的元素检测能力较差

思考题 1、解释概念：色谱分析法，气相色谱法，高效液相色谱法 2、何为生态纺织品？试述纺织品中甲醛含量的检测方法。 3、试述气相色谱法的分离原理。 4、试述质谱分析仪的工作原理。

第十三章 生态纺织品测试