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1、近红外光谱技术在纺织产品检测的应用(共3393字)红外光又称为红外辐射，处于可见光谱红光外侧，比可见光波长长、能量低，波长为7802500nm，又可分为短波（8001100nm）和长波（11002500nm）两个区域。近红外光谱主要反映的是含氢基团X-H振动的合频和倍频吸收，可以对具有含氢基团的有机化合物样品进行研究分析，所以在分析的领域中有着良好的应用前景。20世纪上半叶，由于近红外仪器技术发展缓慢，近红外光谱技术的研究仅停留在实验室阶段，没有得到实际的应用。到了20世纪50年代中后期，近红外设备的初步发展，Norris等在近红外上做了大量的研究工作，近红外光谱技术开始在农副产品检测方面得到
2、应用。直到20世纪80年代后期，随着近红外光谱检测设备技术的发展及其与化学计量学方面的结合，使得近红外光谱分析技术在农业、食品、制药和石油化工等行业得到迅速发展应用，成为新兴的分析技术。近红外光谱检测技术最早应用于农副产品中水分的测定，后又用于谷物及饲料中蛋白质、水分、纤维和糖分等项目的测定；之后在食品和药品行业的应用也迅速发展，应用对农产品中水分、蛋白质和脂肪等含量的测定，以及对药物中间体及各种化学合成药的测定；在石油化工领域，可用于各种石油产品化学成分、密度、馏程和辛烷值等特性的测定；在高分子材料合成与加工过程中，近红外光谱在线分析技术用于过程质量控制。2近红外光谱技术在纺织品检测中的应用
3、检测设备技术的不断进步，各种通用、专用便携型的近红外光谱设备的研制成功，使得近红外光谱分析技术的应用有了很大的进展。相比传统的分析方法，近红外光谱技术在纺织分析领域具有以下优点：分析速度快，测试过程操作简单；无损检测，对样品无破坏；测试过程清洁环保，不使用化学试剂；测试设备具有便携的特性，不受测试场地的限制。2.1近红外光谱技术在纺织品定性中的应用在纺织品定性分析方面，近红外光谱检测技术可通过纤维化学组成的不同进行定性区分，如天然纤维和化学纤维的区分，不同化学纤维的之间的区分、棉和毛纤维的区分等。王丹红等1对天然纤维、化学纤维和再生纤维素纤维进行研究，采集各种纤维的近红外光谱，采用化学计量学方
4、法建立鉴别模型，可以实现对Tencel、棉、粘胶和铜氨等纤维进行快速鉴别。袁洪福等2采用多元光散射校正方法，并结合近红外光谱和簇类的独立软模式方法(SIMCA)，对多种天然及化学纤维样品的近红外光谱研究，可以对化学组成接近的纤维进行区分。柴金朝等3采集棉涤、棉氨等6种混纺布料的近红外光谱数据，运用一阶求导方法对样品近红外光谱进行预处理后，用化学计量方法建立聚类模型，对不同样品分类鉴别准确率高，说明近红外光谱分析方法在纺织品定性分析中具有可行性。在分析过程中，近红外光谱除了包含样品的化学组成等信息，还有样品的表面特性等物理信息，所以棉和麻、羊毛和羊绒、棉和再生纤维素纤维具有相同的化学组成，由于纤
5、维物理特征不同，也可以用近红外光谱法进行分析鉴别。王戈等4用近红外光谱法对天然纤维进行研究，采集竹原、竹粘胶和苎麻3种纤维的近红外光谱，利用化学计量学方法，建立的分析模型，能够快速有效地鉴别竹原、竹粘胶和苎麻3种纤维。吕丹等5利用近红外光谱技术，研究羊绒和羊毛纤维物理性质的不同，建立羊绒、羊毛定性分析模型，准确地鉴别羊绒与羊毛纤维。研究表明，近红外光谱分析技术建立的判别模型，经过化学计量法的优化后，已可以满足常见纺织纤维的定性鉴别的要求。2.2近红外光谱技术在纺织品定量中的应用由于近红外光谱分析技术在纺织行业的推广应用，纺织纤维定性方面也取得了较多研究成果。陈斌等6以棉丝、棉涤制品为研究对象，
6、运用化学计量方法建立近红外校正模型，研究中对光谱预处理方法及建模方法进行了讨论，为近红外分析技术的应用提供理论方法。杨萌等7对棉/氨纶混纺面料进行含量分析，用漫反射技术采集样品近红外光谱后建立校正模型。对样品测试结果有较好的准确性，可以对含量较低的组分进行定量分析。李学娇等8对多组涤/棉混纺织物进行研究，采集近红外光谱后，不同光谱特征的涤/棉混纺织物分类建立分析模型，测试样品后，准确率较不分类校正模型的有较大提高，拓宽了近红外光谱定量分析的应用范围。罗峻等9用近红外光谱法分析毛涤混纺织物中涤纶纤维的含量，预测结果令人满意，表明近红外光谱法可用于毛涤混纺织物定量分析。潘璐璐等10对丝/棉混纺织物
7、进行研究，利用偏最小二乘法建立丝/棉混纺织品中丝含量的校正模型，预测结果与经典方法所得结果无显著差异。刘荣欣等11以毛涤混纺织物为研究对象，结合偏最小二乘法建立校正模型，对未知毛涤样品进行测试，测试结果与传统方法无显著差异。茅明华等12用自制的羊绒、羊毛混合标样，采集混纺样品近红外光谱，采用化学计量方法对光谱处理并建立校正模型，预测模型的相关系数为0.99，标准差为2.8%。该研究可以有效将羊毛、羊绒区分出来并进一步得到组分含量。王京力等1314对近红外光谱检测方面做了大量工作，针对锦氨、棉氨等织物建立模型，并对已知含量样品进行测试，测试结果与传统测试方法的结果并无差异。还在纺织品近红外光谱检
8、测过程中的影响因素、样品均匀度等方面进行了研究与探讨，为纺织品的近红外检测提供大量的理论依据，为近红外检测技术的应用推广起到了极大的推动作用。2.3近红外光谱分析技术在纺织行业中的其他应用近红外光谱分析技术不仅应用于纺织纤维产品的定性、定量分析，还在纺织纤维品质检测和生产过程中有广泛应用。我国的棉花大部分是从美洲、澳洲、中亚和非洲等地区进口，产地不同的棉花原料质量有差别。有研究者15尝试采用近红外光谱分析方法，对棉花原料进行分析，从而对不同原料进行原产地溯源。近红外光谱对于纺织纤维的定性分析技术已经较为成熟，所以棉花中的夹杂物的检查也可以通过近红外光谱技术实现。在生产过程中，棉纤维的成熟度会影
9、响到最终产品的质量，棉纤维在不同成熟阶段，其纤维素与非纤维素物质的含量不同，通过近红外光谱测试组成含量，可以对棉纤维的成熟度严格控制，提高纺织产品的质量。另外纺织纤维的含水率对产品质量也有影响，通过近红外光谱在线监控原料纤维的含水率，可以在生产过程保证产品质量的稳定性。2.4近红外光谱分析技术存在的问题近红外光谱分析方法在纺织纤维检测领域有较为广泛的应用，但也存在着一些局限性。近红外光谱分析方法最重要的部分是校正模型的建立，需要花费较多时间对校正集样品的特性参数测试，还需要采集校正集样品的近红外光谱，这些过程对建模的精确度影响较大；由于不同设备之间的影响无法在校正模型中消除，所以不同设备间校正
10、模型的传递还存在较多问题。纺织纤维产品近红外光谱分析的结果受较多因素影响。纺织品的不同织物结构对近红外光谱预测结果有较大的影响，如包芯的复合织物、正反面不同组织结构的复合织物均无法准确预测其成分含量；纺织品染料对近红外光谱的预测结果也有影响。近年来由于检测技术发展和检测设备功能的提升，近红外光谱检测技术检测周期短、分析成本低、样品无需处理的特点凸显，在纺织产品检测方面的应用越来越多。但是由于纺织纤维种类众多，且复合织物的种类和比例各不相同，使得近红外光谱校正模型的建立难度较大，需要大量的样本数据，校正数据的准确性及合理的计量学方法都对测试结果有影响。目前近红外光谱纺织纤维的分析研究较多，技术也较为成熟，但应用还未普及，近红外光谱分析技术要成为“好用、实用、效用”的分析方法，还有较长的路要走，近红外光谱检测技术的发展有赖于更深入的研究。第 6 页 共 6 页