用于氨纶丝中溶剂残存含量的近红外光谱检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于氨纶丝中溶剂Ν，Ν' -二甲基乙酰胺（DMAC)残存含量的近红 外光谱检测方法，属于工业分析领域。
【背景技术】
[0002] 氨纶（聚氨基甲酸酯）纤维是当前最富有弹性的一种合成纤维，具有优异的断裂 伸长率及断裂强力，是生产高档弹性纺织品不可缺少的特殊纺织纤维，具有很高的应用价 值和良好的发展前景。干法纺丝是目前最常用的氨纶生产工艺，即溶液在热气流下，因溶剂 挥发而固化成丝的方法。内部溶剂向表面扩散受到表层固化纤维的阻碍，导致溶剂无法完 全挥发，最终形成溶剂残留。DMC是现在氨纶生产中最常用的溶剂，溶剂残存率即氨纶丝中 含有的溶剂DMC的质量分数，准确的测量DMC残存率可以为氨纶生产质量控制提供可靠 的依据。
[0003] 目前，氨纶生产中溶剂残存率定量检测的方法有水洗干燥法，气相色谱法，这些方 法不仅检测耗时长，而且检测效率低，重复性差，水洗干燥法容易将氨纶丝中其他亲水性 辅料洗出，造成结果偏大；气相色谱法在溶解提取溶剂DMC的过程中易造成DMC流失， 造成结果偏低；这些检测结果对控制生产的稳定性有影响。紫外分光光度法，通过测定 DMC的吸光度进行定量，重现性较好，但对仪器和试剂要求较为苛刻，且方法的灵敏度较 低。孙振波等报道了利用中红外技术检测氨纶丝中DMC含量的方法，但该方法的灵敏度为 11. 205mg/L，方法的灵敏度不够高，对于低含量的DMC含量的检测精度不够。因此，研宄一 种能够及时、准确、快速检测氨纶丝中DMAC含量的方法，对提高氨纶产品质量和控制生产 稳定性有重要实际意义。
[0004] 近红外光谱的主要信息表现为物质内部组分含氢基团（包括O-H、C-H、N-H及 S-H等）对近红外光的倍频与组合频吸收，可以表征绝大多数有机物的组成和分子结构的 信息，十分适用于碳氢有机物质的组成性质测定。因此，近年来，近红外光谱检测技术在农 业、医用和化学等诸多领域应用很多。然而，利用近红外光谱测定实际生产中氨纶丝中溶剂 DMC含量的研宄未见报道。
【发明内容】
[0005] 技术问题：本发明的目的在于解决目前现有技术的不足，提供一种用于氨纶丝中 溶剂N，N'_二甲基乙酰胺（DMC)残存含量的近红外光谱检测方法，该检测方法的实施过程 简便，精度高、重复性好。
[0006] 技术方案：本发明的一种用于氨纶丝中溶剂N，Ν' -二甲基乙酰胺（DMAC)残存含 量的近红外光谱检测方法，包括如下步骤：
[0007] 1)配置一系列不同浓度的Ν，Ν' -二甲基乙酰胺DMAC的丙酮标准溶液，作为校正 集样本；
[0008] 2)测定校正集样本的近红外光谱谱图，扫描范围12000~4000CHT1波段，并对光 谱谱图进行归一化和标准化预处理后，与DMAC-丙酮标准溶液中DMAC含量相关联，采用偏 最小二乘法建立校正模型；
[0009] 3)将生产上取出的氨纶丝样品收集后进行预处理，测定预处理后样品的近红外光 谱谱图，采用与步骤2)中相同的光谱预处理方法处理所得谱图，将预处理后得到的光谱谱 图采用步骤2)的校正模型分析，得出待测氨纶丝样品中DMAC含量。
[0010] 所述校正集样本个数大于30。
[0011] 所述DMC的丙酮标准溶液中DMC的质量浓度为0-10%，溶剂是丙酮。
[0012] 所述的氨纶丝样品收集后进行预处理，其方法是称取定量样品加入定量丙酮溶液 中，超声萃取。
[0013] 所述的测定校正集样本的近红外光谱谱图的方法是使用ABB公司MB3600傅里叶 变换近红外光谱仪，采用透射方式，液体池专用检测通道，每个样品扫描32次取平均得到。
[0014] 所述的样品预处理为：称取定量氨纶丝样品的质量为5-10g，定量丙酮的质量为 30-60g，超声萃取0. 5小时，萃取液预热至25±0. 5°C。
[0015] 所述的预处理后光谱谱图的最佳建模波段确认为4484-5095011-^5579-6167011' 8212-9014(^^10652-11448(^1 四个光谱范围。
[0016] 有益效果：本方法选取氨纶丝中残存DMAC含量为检测目标，建立定量模型，方 法RMSECV小，含量为0-1. 7878 %的DMAC丙酮溶液的线性相关系数R2= 0. 99996,含量为 1. 7878% -9. 4362%的DMAC丙酮溶液的线性相关系数R2= 0. 99964,相关性好，最低检测浓 度为lppm。对未知样品进行预测，所得结果令人满意。说明应用近红外光谱技术结合PLS 法可以对氨纶丝中残存DMC含量进行定量分析，方法准确，比气相色谱法节省大量时间， 比紫外、中红外分光光度法灵敏度高，可显著提高质量控制效率，缩短检测周期，为工业生 产中实时分析技术开辟了 一个新途径。
【附图说明】
[0017] 图1是近红外光谱模型建立及应用过程；
[0018] 图2是样品原始近红外光谱图；
[0019] 图3a是DMAC含量为0-1. 7878%的校正模型主因子数与RMSECV关系图，
[0020] 图3b是DMAC含量为1.7878%-9. 4362%的校正模型主因子数与RMSECV关系图；
[0021] 图4a是DMAC含量为0-1. 7878%的校正集DMAC含量光谱预测值与真值相关曲线；
[0022] 图4b是DMAC含量为1. 7878% -9. 4362%的校正集DMAC含量光谱预测值与真值 相关曲线；
[0023] 图5a是DMC含量为0-1. 7878%的预测集样品DMC含量光谱预测值与真值相关 曲线；
[0024] 图5b是DMC含量为1. 7878% -9. 4362%的预测集样品DMC含量光谱预测值与 真值相关曲线。
【具体实施方式】
[0025] 为实现上述目的，本发明提供一种用于氨纶丝中溶剂Ν，Ν' -二甲基乙酰胺残存含 量的近红外光谱检测方法，该方法包括如下步骤：
[0026] 1)配置一系列不同质量浓度的DMC丙酮溶液，选择足量有代表性的校正集样本；
[0027] 2)测定校正集样品的近红外光谱谱图，扫描范围12000~4000CHT1波段，并进行 光谱预处理后，与标准溶液中DMAC含量相关联，采用偏最小二乘法建立校正模型；
[0028] 3)将生产上取出的氨纶丝样品收集后进行萃取处理，测定萃取液的近红外光谱谱 图，采用与步骤二中相同的光谱预处理方法处理所得谱图，将预处理后得到的光谱采用步 骤二的校正模型分析，得到待测氨纶丝样品中DMAC含量。
[0029] 所述方法中，近红外光谱数据以透射方式采集，将待测溶液导入石英液体池中，液 体池专用通道测量，进行样品光谱数据采集，每个样品扫描32次取平均得到。扫描的波谱 范围是 12000 ~4000〇11'
[0030] 所述方法中的步骤2)在谱图与数据关联前，对谱图采用合适的光谱预处理方法， 以消除基线和其他背景的干扰，所述的最佳预处理方法为归一化和标准化。步骤3)对待测 样品的近红外谱图的预处理方法与步骤2)相同。
[0031] 所述方法中的步骤2)在进行光谱预处理之后，以交叉验证均方根差（RMSECV)、相 对偏差（RSECV)为指标，优化建模参数，采用偏最小二乘（PLS)回归