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(cè)屮，纖維成分的定量分析是一項(xiàng)非常重要的檢測(cè)內(nèi)容，作為第三方的監(jiān)督或質(zhì)量認(rèn)證部門(mén)，必須擁有準(zhǔn)確、快速、環(huán)保的檢測(cè)手段與儀器，來(lái)滿足市場(chǎng)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(cè)周期長(zhǎng)，檢測(cè)步驟繁瑣，化學(xué)試劑有毒有害，對(duì)環(huán)境造成污染人,同時(shí)檢測(cè)過(guò)程對(duì)樣品是一定的破壞性。因此為了滿足生產(chǎn)、貿(mào)易和消費(fèi)的需要，研究和開(kāi)發(fā)一種快速、簡(jiǎn)捷、無(wú)須化學(xué)藥劑的檢測(cè)方法和儀器是長(zhǎng)期以來(lái)紡織檢測(cè)技術(shù)人員所期待的，也是全球性紡織品成分檢測(cè)的重人需求。近研究屮，一些新

2、檢測(cè)方法層出不窮，而檢測(cè)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(jiàn)光和紅外之間，按ASTM定義波長(zhǎng)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(lái)源于有機(jī)物含氫基團(tuán)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(guò)不同的模式識(shí)別方法將同類樣品聚在一起，對(duì)不同的樣品進(jìn)行分離，從而對(duì)樣品的類別進(jìn)行判定；定量分析是利用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法將樣品的光譜數(shù)據(jù)與待檢測(cè)樣品組份的經(jīng)典檢測(cè)值之間建立數(shù)學(xué)關(guān)系，從而對(duì)未知樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)。近紅外光作為一種簡(jiǎn)單、快速、非破壞性的定量分

3、析方法、并能同時(shí)測(cè)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(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督、定量和定性分析織物的組分級(jí)物理參數(shù)等越來(lái)越廣泛。近紅外光譜在紡織品定性分析主要結(jié)合模式識(shí)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(guó)Ruckebush，C.等人收集了318個(gè)棉與聚酯混紡的紡織品樣品，使聚酯與棉比例范圍覆蓋達(dá)到0-100%。采用近紅外分析儀，在每個(gè)樣品每個(gè)面選取不同的位置測(cè)試，利用多波長(zhǎng)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(lái)分析了棉滌綸纖維比例，對(duì)棉的含量測(cè)試結(jié)果的預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差為2.3%。馮紅年等人就滌綸和棉的混紡面料進(jìn)行定量檢測(cè)，研宄發(fā)現(xiàn)1000nin-L300mn光譜波段是近紅外光譜的二級(jí)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(cè)試中選擇了50個(gè)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(gè)特征含量樣品作為回歸樣品，剩余的20個(gè)作預(yù)測(cè)使用，用來(lái)檢驗(yàn)所建模型的好壞，棉和滌綸的檢測(cè)精度為6%。用逐步回歸法挑選出棉和滌綸的最佳回歸波長(zhǎng)，并在1300nm-1800nm波段建立的模型采用逐步回歸法，對(duì)面料的棉和

5、滌綸含量進(jìn)行了定量分析，得出分析結(jié)果。樣品中某種待測(cè)成分的特征波長(zhǎng)在一定的范圍內(nèi)有一定的偏差，但不會(huì)脫離待測(cè)成分的特征吸收譜帶，這說(shuō)明了近紅外方法可以用于快速準(zhǔn)確地檢測(cè)面料的化學(xué)成分及含量。Wayne等人經(jīng)過(guò)研宄，選用3?4個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行回歸就能準(zhǔn)確的測(cè)定兩者的比例，在實(shí)際的含棉量和近紅外分析結(jié)果間進(jìn)行相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.99,預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差為0.85。王動(dòng)民采用近紅外光譜技術(shù)對(duì)50個(gè)棉-滌混紡面料進(jìn)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(duì)光譜預(yù)處理，分析了紡織面料中棉成分的吸收特征，同時(shí)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(yàn)結(jié)果表明，定標(biāo)均方差和預(yù)測(cè)均方差分別達(dá)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(cè)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(wú)損的檢測(cè)手段。楊萌利用46個(gè)棉-氨樣品建立了分析精度較高的用于檢測(cè)棉-氨混紡面料中氨綸含量的近紅外光譜分析模型，試驗(yàn)結(jié)果表明，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99。桂家祥等人為了能將NIR應(yīng)用于實(shí)際檢測(cè)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(jiàn)紡織品的系列定量分析模型，并針對(duì)每類紡織品的顏色、厚度、結(jié)構(gòu)

7、等因素進(jìn)行深入研究，采用分段建模方法建立了定量分析模型，試驗(yàn)結(jié)果表明模型的判定標(biāo)準(zhǔn)是指模型預(yù)測(cè)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(cuò)誤。結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論，試驗(yàn)結(jié)果證明所建定量模型的預(yù)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)三次平滑與二階導(dǎo)數(shù)對(duì)光譜預(yù)處理，偏最小二乘法（PLS）分析標(biāo)樣集中近紅外預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的相關(guān)系數(shù)

8、0.982,對(duì)待測(cè)樣品檢驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測(cè)值變異系數(shù)為4.1%。實(shí)驗(yàn)證明這樣的數(shù)學(xué)模型可以用于預(yù)測(cè)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(guó)梁等人利用近紅外技術(shù)進(jìn)行羊毛羊絨的鑒別分析，選用的波長(zhǎng)為4