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近红外技术在羊毛检测工作中的可行性研究种植

发布时间:2020-04-19 16:18:15 阅读: 来源:化学试剂厂家

近红外技术在羊毛检测工作中的可行性研究

摘要:羊绒属于稀有的特种动物纤维,是一种珍贵的纺织原料,国外称其为“纤维的钻石”,“软黄金”。

羊绒属于稀有的特种动物纤维,是一种珍贵的纺织原料,国外称其为“纤维的钻石”,“软黄金”。由于山羊绒和绵羊毛在化学组成上非常相似,近20年间,尽管国内及国际上的研究人员不断努力,寻求DNA技术、计算机图像识别技术等方法鉴别山羊绒与其他动物纤维,但目前的羊绒鉴别仍然主要是依靠显微镜观察。在国际市场上,羊绒制品的质量良莠不齐,不少商家为了降低价格成本,加入羊毛以及其他纤维特别是羊羔毛、超细羊毛、剥鳞毛、牦牛绒等,有时制假者对羊毛拉细和去鳞等处理后,显微镜方法也难以奏效。

近红外光谱是20世纪90年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术,其与化学计量学结合时能在一定程度上抵消其光谱峰重叠、信息弱等缺点。目前近红外技术已经应用于医药、化工、农产品检测等各个行业和部门。在近红外谱区,对纺织工业中纺织材料,纺织化学品,织物上的整理剂的分析以及反应过程、反应机理的研究都已经成功应用在实际生产过程中,随着近红外光谱技术的发展,及其分析速度快,无需前处理,分析过程中无需化学试剂属于绿色分析等优点,纺织工业中应用近红外光谱技术进行质量监控和定量、定性分析织物的组分及物理参数等越来越广泛。

由于羊绒的优异性能和产量稀少、价格昂贵等原因,为维护消费者权益,保证羊绒产品质量,提高我国羊绒市场在国际贸易中的地位,寻找快速准确的羊绒鉴别方法已成为当务之急。本文通过对比近红外技术以及显微镜实验方法在羊绒羊毛检测上的优劣势,提出近红外技术应用于羊毛羊绒实际鉴别工作中的几点可行性方案。

1山羊绒与绵羊毛检测工作现状

1.1显微投影法

目前常用的检测方法是光学投影显微镜法,其原理是根据特种动物纤维与绵羊毛的鳞片结构特征区别:(1)羊绒鳞片比羊毛薄,在显微镜下光线的透过性能好,透光均匀,纤维亮度均匀,无阴影感;而羊毛纤维的鳞片厚,透光不均匀,毛干多阴影感。(2)羊绒鳞片包覆毛干紧密,翘角很小,比较光滑平贴;而羊毛由于鳞片比较厚,导致翘角大,表面突起较多,缺少平滑感。(3)羊绒鳞片长度较长,间距大,排列密度大;羊毛的鳞片长度短,间距小,排列密度小。(4)羊绒纤维毛干均匀,很少扭转,变形;而羊毛纤维毛干不均匀,扭转较多。尽管羊绒、羊毛纤维存在以上这些特征的差别,但有时候这些特征区别非常细小。纤维投影法操作的具体步骤是利用人眼在投影显微镜下逐根分辨(放大500倍)出各类纤维1500根,并分别记录其根数,同时测量其直径,通过公式计算出特种动物纤维与绵羊毛的重量百分比。

1.2显微投影法的优缺点

由于羊绒、羊毛属于天然纤维,其形态不断受到环境和品种的影响而变化,有经验的检验人员能够对羊绒羊毛进行鉴别,因此依靠人眼辨别仍然是目前羊绒羊毛鉴别的主要方法,而且这种方法的成本较低。

但是受到显微镜放大倍数和景深的限制,图像分辨率较低,受样品颜色影响较大,如果是深色样品需使用保险粉脱色再测,对样品会有一定损伤,造成辨别难度加大,而且一般为暗室操作,一个样品的测试时间大约1小时左右,对检验人员的视力影响较大。其检验结果的准确性在很大程度上依赖于检验人员的经验,是一项主观检验。因此,相同样品在不同实验室检验,得到的结果可能存在差异。

2近红外检测技术在羊绒羊毛鉴别方面的进展

2.1近红外法

近年来应用近红外光谱对纺织品及羊绒羊毛进行鉴别的研究越来越多,其中赵国《利用近红外光谱技术进行羊毛、羊绒鉴别》利用5批羊毛羊绒共30个样品采用定性方法进行了建模,并采用模型对原样品进行了验证,验证结果良好。苏桂芳等《可见—近红外光谱用于鉴别山羊绒与细支绵羊毛的研究》中应用可见/近红外光谱方法并结合主成分分析和人工神经网络,选用了30个样品建立了山羊绒与绵羊毛的鉴别模型,运用此模型能够准确的对山羊绒和细支绵羊毛的16个未知样品进行辨别。袁洪福等《纺织纤维及其制品非破坏性快速鉴别方法的可行性研究》中提到利用不同颜色、不同形态和结构的羊毛羊绒原料、混纺产品共79个样品进行研究,采用系统树方法对样品光谱数据进行无监督聚类分析。采用主成分算法对光谱数据进行压缩,通过主成分模式空间作图法分析样品的聚类和区分情况。采用SIMCA算法研究组成相近样品的纤维差别,使用马氏距离区分不同种类的样品。采用微分和多元光散射校正算法消除噪声和基线漂移对光谱数据的影响。当剔除7个异常样本后,羊绒、羊毛和二者的混纺之间获得清晰分离。以上这些研究都表明了采用近红外进行羊绒、羊毛定性定量检测的可行性。1 2

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