紡織品近紅外綜述

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1、近紅外光譜分析技術(shù)用于紡織品面料定量分析的研究1刖目在紡織品檢測屮，纖維成分的定量分析是一項非常重要的檢測內(nèi)容，作為第三方的監(jiān)督或質(zhì)量認證部門，必須擁有準確、快速、環(huán)保的檢測手段與儀器，來滿足市場需求。然而，現(xiàn)有的紡織品成分定暈方法（顯微鏡法、化學(xué)溶解法、手工拆分法）檢測周期長，檢測步驟繁瑣，化學(xué)試劑有毒有害，對環(huán)境造成污染人,同時檢測過程對樣品是一定的破壞性。因此為了滿足生產(chǎn)、貿(mào)易和消費的需要，研究和開發(fā)一種快速、簡捷、無須化學(xué)藥劑的檢測方法和儀器是長期以來紡織檢測技術(shù)人員所期待的，也是全球性紡織品成分檢測的重人需求。近研究屮，一些新

2、檢測方法層出不窮，而檢測周期短，操作方便，紅外光譜分析技術(shù)（NIR）便是其屮一種。紅外光譜區(qū)介于可見光和紅外之間，按ASTM定義波長范圍是780nm-2526mn的電磁波。近紅外譜區(qū)的信息量非常豐富，主要吸收來源于有機物含氫基團的倍頻和組合頻吸收。NIR用于定性分析主要依據(jù)“相似相聚”的原理，通過不同的模式識別方法將同類樣品聚在一起，對不同的樣品進行分離，從而對樣品的類別進行判定；定量分析是利用化學(xué)計量學(xué)方法將樣品的光譜數(shù)據(jù)與待檢測樣品組份的經(jīng)典檢測值之間建立數(shù)學(xué)關(guān)系，從而對未知樣品進行預(yù)測。近紅外光作為一種簡單、快速、非破壞性的定量分

3、析方法、并能同時測定多組分樣品屮各組分的含量，非常適于紡織材料的表征和鑒定。隨著近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展，在紡織工業(yè)屮應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)進行質(zhì)量監(jiān)督、定量和定性分析織物的組分級物理參數(shù)等越來越廣泛。近紅外光譜在紡織品定性分析主要結(jié)合模式識別方法可以區(qū)別和鑒定不同聚合物的狀態(tài)和性質(zhì)。2近紅外光譜分析技術(shù)用于紡織品面料定量分析2.1棉類混紡面料定量分析法國Ruckebush，C.等人收集了318個棉與聚酯混紡的紡織品樣品，使聚酯與棉比例范圍覆蓋達到0-100%。采用近紅外分析儀，在每個樣品每個面選取不同的位置測試，利用多波長光譜數(shù)據(jù)采用偏最小二

4、乘法結(jié)合遺傳學(xué)算法建立校正模型來分析了棉滌綸纖維比例，對棉的含量測試結(jié)果的預(yù)測標準差為2.3%。馮紅年等人就滌綸和棉的混紡面料進行定量檢測，研宄發(fā)現(xiàn)1000nin-L300mn光譜波段是近紅外光譜的二級倍頻區(qū)，信息較弱，并且受到染料的影響而不被采用。在這測試中選擇了50個含量不同的滌棉混紡樣品，根據(jù)根據(jù)均勻分布原則，選出30個特征含量樣品作為回歸樣品，剩余的20個作預(yù)測使用，用來檢驗所建模型的好壞，棉和滌綸的檢測精度為6%。用逐步回歸法挑選出棉和滌綸的最佳回歸波長，并在1300nm-1800nm波段建立的模型采用逐步回歸法，對面料的棉和

5、滌綸含量進行了定量分析，得出分析結(jié)果。樣品中某種待測成分的特征波長在一定的范圍內(nèi)有一定的偏差，但不會脫離待測成分的特征吸收譜帶，這說明了近紅外方法可以用于快速準確地檢測面料的化學(xué)成分及含量。Wayne等人經(jīng)過研宄，選用3?4個波長進行回歸就能準確的測定兩者的比例，在實際的含棉量和近紅外分析結(jié)果間進行相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)達0.99,預(yù)測標準差為0.85。王動民采用近紅外光譜技術(shù)對50個棉-滌混紡面料進行了分析，利用一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、Savitzky-Golay濾波等方法對光譜預(yù)處理，分析了紡織面料中棉成分的吸收特征，同時結(jié)合偏最小二乘法，

6、建立了定量分析面料中棉含量的模型。試驗結(jié)果表明，定標均方差和預(yù)測均方差分別達到了0.022和0.018,分析誤差控制在±0.05以內(nèi)，基本滿足了紡織領(lǐng)域快速定量檢測的精度需求，為紡織品成分的定量分析提供了可靠、高效、綠色無損的檢測手段。楊萌利用46個棉-氨樣品建立了分析精度較高的用于檢測棉-氨混紡面料中氨綸含量的近紅外光譜分析模型，試驗結(jié)果表明，相關(guān)系數(shù)達到0.99。桂家祥等人為了能將NIR應(yīng)用于實際檢測中，本研究利用PLS法建立了棉-聚酯、錦-氨、聚酯-氨、棉-氨等16種常見紡織品的系列定量分析模型，并針對每類紡織品的顏色、厚度、結(jié)構(gòu)

7、等因素進行深入研究，采用分段建模方法建立了定量分析模型，試驗結(jié)果表明模型的判定標準是指模型預(yù)測結(jié)果與經(jīng)典結(jié)果的誤差在土3范圍內(nèi)，判定為正確，否則為錯誤。結(jié)合統(tǒng)計學(xué)的理論，試驗結(jié)果證明所建定量模型的預(yù)測結(jié)果與經(jīng)典方法間不存在顯著差異。2.2毛織物的混紡面料定量分析李曉薇等人用混紡毛織品的原料（純羊毛、粘膠、滌綸）依不同的比例混合后作為標準樣品，樣品光譜在BRUKER公司的22N型傅里葉變換近紅外光譜儀上用直徑3mm的微量漫反射池取得，用五點三次平滑與二階導(dǎo)數(shù)對光譜預(yù)處理，偏最小二乘法（PLS）分析標樣集中近紅外預(yù)測值與實際值之間的相關(guān)系數(shù)

8、0.982,對待測樣品檢驗結(jié)果，預(yù)測值變異系數(shù)為4.1%。實驗證明這樣的數(shù)學(xué)模型可以用于預(yù)測不同顏色（染料）的混紡毛織成品，并得到了較好的結(jié)果。趙國梁等人利用近紅外技術(shù)進行羊毛羊絨的鑒別分析，選用的波長為4