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近红外光谱分析技术助力中山检验检疫局测定纺织纤维成分
- 作者：本站原创
- 时间：2016-12-27
日前，中山检验检疫局科技人员申报的发明专利“一种纤维组分含量标准样品的制备方法”已被国家专利局受理并公布。通过使用近红外光谱检测仪，检测人员同时在聚酯与棉混纺、棉与氨纶、棉与丝、聚酯与粘胶、聚酯与氨纶5种混纺产品上试用该技术。而一并配套开发的“纺织品纤维含量分布统计软件”，则能把市面上成分分布多达2万余种的样品浓缩为能覆盖80%纤维成分分布的2641个标准样品。中山检验检疫局检测人员已制成标准样品500余个，经实际检测，标准样品赋值准确、均匀性好、稳定耐用，能够满足近红外光谱分析技术建立模型的使用要求。
在纺织工业领域中，红外光谱分析主要应用于成分的定性。对于混纺织物，由于谱图的叠加，特征峰的位置模糊，限制了其在纺织检测中的发展。国内外的研究仅局限于天然纤维与合成纤维的混纺，即谱图差异较大的两种纤维的混纺。
近红外光谱技术是一种间接分析技术，它首先利用常规分析手段获得建模样品集的组分或性质的基本数据，再运用化学计量学方法建立校正模型，从而实现对未知样本的定量分析。可以说，近红外光谱分析成功应用于纤维成分含量检测，近红外设备研制、用于赋值的标准品制备、计算机技术结合化学计量技术建立含量模型三者缺一不可。不同成分和纤维成分含量不同的纺织材料有着不同的图谱形状，正是基于这个原理，在纺织材料的纤维鉴定中引进近红外光谱分析（NIR）技术，只需把测试探头放在均匀一致、表面光洁的成品样上一扫描，探头收集测试样品的图谱模块后与测试设备内存的标准物质模型图谱模块相比较，就能检测出纺织品的成分百分率。
我国是世界上最大的纺织品服装生产国、出口国和消费国，纺织行业是我国第二大出口创汇行业，仅2012年纺织原料及纺织制品累计出口贸易额达2549.2亿美元 ，全年增长2.8%，占整个出口贸易额的20%，从业人员3000多万，是我国重要的一支出口创汇支柱产业。纺织品历来具有资源优势和低成本的劳动力优势，在世界纺织品服装生产和出口中占有重要地位，纺织、服装行业在国民经济中也占有举足轻重的地位。
纺织品在生产、销售过程中，首先要考虑的是织物中的纤维类型、成分多少。无论是纺织品生产还是贸易，对纺织品纤维的定性鉴别和定量分析往往是人们最先关心的。用什么原料，原料的投入比是多少，往往是组织生产者首先要考虑的问题。而在贸易中，为防止欺诈，特别要对产品进行标识说明。强制性标准GB5296.4《消费品使用说明 纺织品和服装使用说明》引用了FZ/T 01053《纺织品 纤维成分含量的标识》，使后者也具有强制性，从而使纺织纤维的鉴别与定量分析在众多检测项目中占有重要的地位。
近红外技术与现有的纺织品组分分析方法相比，有三大突破：
一是检测周期大大缩短。传统检测方法检测周期长，从纺织品制样，样品烘燥，化学溶解剥离，溶解后样品烘燥，到最后计算结果，测试准备环节及检测环节等需耗时10多个小时。而近红外技术只需将测试样往探头处一放，短短几分钟甚至几十秒即可“读”出纤维含量的具体数值。
二是生态环保。传统的纺织品成分定量测试采用化学溶解法或显微镜法，化学溶解法使用大量强酸、强碱和有毒有害化学试剂，严重影响检测人员身体健康，所以要求试验在通风橱中进行，试验排出的大量强酸、强碱又对环境造成极大污染。显微镜法人为因素大，检测周期长，不同检测人员做出的测试数据各有偏差，且差异较大，不利于评判纺织品纤维含量的准确性。近红外技术不需化学试剂，不会损害检测人员身体健康和破坏自然生态环境。
三是保护样品。传统检测方法需破坏检测样品，这样就增加了送样委托检测单位的样品损耗量，特别是某些高档进口服装，由于服装售价昂贵，用传统方法检测，就必须破坏样品，一旦破坏，经销商损失可能高达几千元。近红外技术无须损害样品，且检测过的样品也不会发生色牢度、缩水率等变化，有利于政府监管部门对进口服装纺织品的有效监管，更好地维护国内消费者的权益。
近红外光谱技术在纺织品原料组分定量方面的应用将颠覆传统纺织品原料组分判定分析方法，使依赖于实验室、化学试剂、具备纺织专业知识的检测人员才能完成的繁冗的分析工作由配备了近红外分析模型的近红外光谱仪代替，分析时间由10多个小时缩短为3分钟，极大地提高了纺织品原料组分的分析速度，为纺织品生产、市场监管和销售等各个环节提供快速便捷的分析技术，是纺织品原料组分检测技术的重大创新。
在纺织工业领域中，红外光谱分析主要应用于成分的定性。对于混纺织物，由于谱图的叠加，特征峰的位置模糊，限制了其在纺织检测中的发展。国内外的研究仅局限于天然纤维与合成纤维的混纺，即谱图差异较大的两种纤维的混纺。
近红外光谱技术是一种间接分析技术，它首先利用常规分析手段获得建模样品集的组分或性质的基本数据，再运用化学计量学方法建立校正模型，从而实现对未知样本的定量分析。可以说，近红外光谱分析成功应用于纤维成分含量检测，近红外设备研制、用于赋值的标准品制备、计算机技术结合化学计量技术建立含量模型三者缺一不可。不同成分和纤维成分含量不同的纺织材料有着不同的图谱形状，正是基于这个原理，在纺织材料的纤维鉴定中引进近红外光谱分析（NIR）技术，只需把测试探头放在均匀一致、表面光洁的成品样上一扫描，探头收集测试样品的图谱模块后与测试设备内存的标准物质模型图谱模块相比较，就能检测出纺织品的成分百分率。
我国是世界上最大的纺织品服装生产国、出口国和消费国，纺织行业是我国第二大出口创汇行业，仅2012年纺织原料及纺织制品累计出口贸易额达2549.2亿美元 ，全年增长2.8%，占整个出口贸易额的20%，从业人员3000多万，是我国重要的一支出口创汇支柱产业。纺织品历来具有资源优势和低成本的劳动力优势，在世界纺织品服装生产和出口中占有重要地位，纺织、服装行业在国民经济中也占有举足轻重的地位。
纺织品在生产、销售过程中，首先要考虑的是织物中的纤维类型、成分多少。无论是纺织品生产还是贸易，对纺织品纤维的定性鉴别和定量分析往往是人们最先关心的。用什么原料，原料的投入比是多少，往往是组织生产者首先要考虑的问题。而在贸易中，为防止欺诈，特别要对产品进行标识说明。强制性标准GB5296.4《消费品使用说明 纺织品和服装使用说明》引用了FZ/T 01053《纺织品 纤维成分含量的标识》，使后者也具有强制性，从而使纺织纤维的鉴别与定量分析在众多检测项目中占有重要的地位。
近红外技术与现有的纺织品组分分析方法相比，有三大突破：
一是检测周期大大缩短。传统检测方法检测周期长，从纺织品制样，样品烘燥，化学溶解剥离，溶解后样品烘燥，到最后计算结果，测试准备环节及检测环节等需耗时10多个小时。而近红外技术只需将测试样往探头处一放，短短几分钟甚至几十秒即可“读”出纤维含量的具体数值。
二是生态环保。传统的纺织品成分定量测试采用化学溶解法或显微镜法，化学溶解法使用大量强酸、强碱和有毒有害化学试剂，严重影响检测人员身体健康，所以要求试验在通风橱中进行，试验排出的大量强酸、强碱又对环境造成极大污染。显微镜法人为因素大，检测周期长，不同检测人员做出的测试数据各有偏差，且差异较大，不利于评判纺织品纤维含量的准确性。近红外技术不需化学试剂，不会损害检测人员身体健康和破坏自然生态环境。
三是保护样品。传统检测方法需破坏检测样品，这样就增加了送样委托检测单位的样品损耗量，特别是某些高档进口服装，由于服装售价昂贵，用传统方法检测，就必须破坏样品，一旦破坏，经销商损失可能高达几千元。近红外技术无须损害样品，且检测过的样品也不会发生色牢度、缩水率等变化，有利于政府监管部门对进口服装纺织品的有效监管，更好地维护国内消费者的权益。
近红外光谱技术在纺织品原料组分定量方面的应用将颠覆传统纺织品原料组分判定分析方法，使依赖于实验室、化学试剂、具备纺织专业知识的检测人员才能完成的繁冗的分析工作由配备了近红外分析模型的近红外光谱仪代替，分析时间由10多个小时缩短为3分钟，极大地提高了纺织品原料组分的分析速度，为纺织品生产、市场监管和销售等各个环节提供快速便捷的分析技术，是纺织品原料组分检测技术的重大创新。
