循环再利用纤维的鉴别方法

随着循环再利用纤维的快速发展，对于循环再利用纤维的鉴定成为一个亟须解决的问题。在循环再利用聚酯纤维的鉴别领域，适用范围多限于识别基于再利用聚酯瓶片生产的纤维。国内外再利用聚酯瓶片纤维的识别方法列于表8-19。国内仅见采用间苯二甲酸基进行鉴别的专利报道，但该方法还存在技术瓶颈，不能普遍使用。

表8-19　国内外再生聚酯瓶片纤维识别方法

为了解决单一指标难以鉴别循环聚酯纤维属性的难题，实现方便快捷、准确率高的自动鉴别过程，中国化学纤维工业协会于2016年制定了新标准HX/T 50011—2016，规定了循环再利用聚酯纤维的鉴别方法。其鉴别原理在于循环再利用聚酯纤维的加工工艺与原生纤维不同。在加工过程中，物理法再生聚酯纤维比原生聚酯纤维至少多了一次熔融加工过程，聚酯中低聚物会在高温、微量氧气、水分和机械剪切力的作用下发生降解反应、热解反应和氧化反应等，这些反应过程必定会引起聚酯纤维中低聚物含量和分布的变化，因此对物理法再利用聚酯纤维，可以通过低聚物的含量及其分布来鉴别。而化学法再利用聚酯纤维加工过程中所采用的二元酸（或酯）、二元醇单体比原生聚酯纤维至少多了一次高温解聚和精制过程，化学解聚后的二元酸（或酯）单体均须在液相或气相体系中沉淀或重结晶或精馏，这些精制过程使原本嵌入聚酯大分子结构中的异质链段的含量分布必定发生变化，因此对化学法再利用聚酯纤维，可以通过聚酯大分子中的异质链段的含量及其分布来鉴别。在此基础上运用化学计量学的原理，借助计算机化学模式识别技术，建立循环再利用聚酯纤维的快速鉴别方法。其鉴别流程见图8-4。

鉴于基准样品的真实属性严重影响其判别结论，在保证基准样品来源清晰、加工工艺明确的基础上，选取涵盖各类不同工艺的典型样品。样品选择上以大容量、多来源、不同种为基准，尽量做到全面覆盖。

纤维样品的预处理步骤为：取待检样品试样1g，精确至0.1mg；试样放入反应管中，加入30mL酯交换溶液，封紧后在220℃±5℃下反应3h取出，冷却至室温，打开反应管将上层清液倒入具塞三角瓶中，经0.45μm滤膜过滤后用于高效液相测试。该预处理方法可以将大分子结构之内的异质链段解聚，也可以将部分线状低聚物或环状低聚物进行解聚，即醇解产物中实际上可追溯至聚酯纤维中大分子结构之内和大分子结构之外的复杂信息。

图8-4　HX/T 50011—2016中再利用聚酯纤维的鉴别流程

利用高效液相色谱指纹图谱检测技术实现对甲氧基苯甲酸甲酯、对甲氧甲基苯甲酸甲酯、对甲基苯甲酸甲酯、对甲酸苯甲酸甲酯、对甲酸乙酯苯甲酸甲酯和对甲酸乙烯酯苯甲酸甲酯的分离和信号显示，以及其他的指纹峰信息。具体实验方案：流动相1为甲醇，流动相2为10%甲醇∶90%水，固定相Zorbax Eclipse XDB C18（5μm，250×4.6mm），流速1.0mL/min，柱温30℃，进样量10.0μL，检测器DAD，检测波长254nm。图8-5显示了用此方法鉴别化学法再利用涤纶与原生涤纶的图谱。

图8-5　高效液相色谱指纹图谱(www.xing528.com)

另外，采用模式识别方法，该方法采用的数据变量为醇解液中除去溶剂、对苯二甲酸二甲酯和乙二醇之外的指纹图谱，如图8-6所示的停留时间段1、2和3。采用簇类独立软模式（SIMCA）模型，达到识别聚酯纤维的目的；采用反向传播（BP）神经网络模型，识别再利用聚酯纤维属性。

随着循环再利用纤维的不断发展，其标准体系的发展趋势主要有：在外观性能和理化性能标准上缩小与原生纤维的差距；大力发展再利用纤维的差别化和功能化，以产品应用为导向，逐步健全差别化功能化产品标准体系，以实现循环再利用纤维的专业化定制；逐步建立循环再利用纤维的生态安全标准体系，让消费者放心使用；建立五维产品指标体系，将生命周期评价、碳足迹和水足迹纳入产品标准体系；建立循环再利用纤维的绿色认证体系，实现产品的绿色低碳循环再利用。

图8-6　模式识别图谱

1—溶剂　2—乙二醇　3—间苯二甲酸二甲酯　4—对苯二甲酸二甲酯