示踪剂及其在纤维上的应用

示踪剂及其在纤维上的应用

聂伟燕

连云港杜钟新奥神氨纶有限公司，江苏连云港  222000

摘要：目前，在纺织纤维领域主要的示踪剂类型有金属螯合物、稀土螯合物、金属盐及金属氧化物等，主要防伪技术有荧光防伪及光谱指纹防伪技术等，两者均在纤维标识、溯源及防伪等方面具有重要作用。基于此，本文介绍了不同的示踪剂类型、防伪技术及其在纤维上的应用。

关键词：纤维；示踪剂；防伪；荧光标记；金属螯合物

1导言

不同来源或不同工艺制备的纤维其性能差别较小，难以单纯依靠检测手段有效鉴别，从而出现了市场的无序竞争、原料掺假、产品冒牌等诸多问题，因此，对化学纤维进行防伪鉴别就变得越来越重要了[1]。如何实现纤维供应链的有效监控，证明产品的纤维来源，不仅直接影响品牌方以及消费者的利益，也是供应链中各个环节生产商、零售商、贸易商所面临的共同挑战。

目前，在各行业中运用的较多的防伪措施(ACMs)主要分为以下3种：第一种是明显的防伪，就是在制品中引入肉眼可见且易于识别的特征，如水印、变色油墨、着色纤维等。第二种是隐藏的防伪，就是在制品中引入某种形式的工具识别的特征，如把非常小的文字、紫外响应油墨或线、条形码或RFID标签等引入[2]。第3种为司法的防伪，就是要在实验室用专业的设备来识别存在的隐藏属性，包括纳米文字、微示踪剂等等。比较明显的措施通常也容易受到破坏、修改或复制等，利用示踪剂等隐藏方案来标识产品信息的方式越来越受到市场欢迎。

在鉴别纤维带、纱线或派生制品中，示踪剂的使用也越来越广泛，通过在纤维制造过程中引入某种形式的示踪剂或防伪标识来识别纤维带、纱线及其派生制品的产地及制造商、制备工艺、原料来源等信息，以达到溯源及防伪目的，其检测往往需要使用某种特殊方法，该方法通常特征性强、隐秘性高，难以复制。

2应用于纤维中的示踪剂

2.1金属螯合物

目前纤维上使用较多的示踪剂是金属螯合物，其优点是可嵌入到纺织基材中并非常稳定,易于检测。CN 105308236 A[3]专利中发明的方法，就是把超临界或者近临界的染色介质作为媒介，然后把示踪剂沉积到利用此介质进行染色的纺织基材上，就能够通过简便可靠的验证方法加以检测。金属螯合物或者化学发光剂作为示踪剂，采用的方法是将示踪物质标记在纺织物上，由示踪剂引发化学发光来进行检测。金属螯合物阳离子选自 Fe2+、Fe3+、Cu2+等和它们的组合，金属螯合物中的配体的选自六氟乙酰丙酮化物、六氟二亚氨基酯、麦芽酚等它们的组合，对多种纺织基材都可以使用此方法进行检测。例如，由刘宇清等发明的一项专利：一种防伪粘胶纤维、制备方法及防伪方法，在粘胶纤维的制备过程中，使用的防伪追踪剂是添加一定量的氨基酸金属螯合物，对防伪粘胶纤维编码是依据其中所含氨基酸的类型和用量，还有金属离子的类型和用量来编码的，发出加密信息[4]。在进行解密以及鉴别的过程中，首先要测试的就是氨基酸和金属离子的类型以及在纤维中的含量，然后将测试得到的数据跟加密信息进行比对，从而来鉴别纤维的真假。该方法也可用在防伪竹浆纤维的制备上[5]。吴晓东等将稀土金属螯合物作为示踪剂，然后把制备好的示踪剂分散液和纺丝粘胶原液进行境均匀混合，再同时进入纺丝设备纺丝，这样就形成了示踪剂标记的粘胶纤维，稀土金属螯合物的元素主要有锂、铕、钇等。麦芽酚、β-二酮类配体、环戊二烯基等和它们的组合则是金属螯合物中的主要配体[6]。利用LED激发光源来照射示踪纤维，或者照射用示踪纤维制成的面料，然后就可以获得来自于近红外光的发射光来进行信号的检测，再利用光学检测仪获取特定波长段信号的反馈和信号的强度，然后来进行示踪剂的鉴别。

2.2金属盐或金属氧化物

霍震荣等公开了一种以金属盐或金属氧化物为纤维示踪剂对纺织纤维产业供应链进行监管验证的方法，可实现对纺织原料的真实反应[7]。将调配后的示踪剂溶液加入纺丝原液中，通过对纺织成品中示踪剂的检测，对纤维进行识别验证。金属选自钇、锆、铌等，金属盐包括硝酸盐、氯化盐、硫酸盐等，示踪剂的检测是利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)实现的。

2.3荧光标记

利用荧光标记纤维的方法也比较常见且使用较多,荧光纤维制备方法为：在成纤高聚物中添加荧光化合物，再制成纤维[8]。纤维内的荧光化合物在紫外线的照射下会闪烁光彩。荧光化合物可分为无机、无机／有机、有机小分子和有机高分子荧光化合物等。荧光纤维有涤纶、丙纶、锦纶、维纶、腈纶等。有一项专利，发明的是荧光纤维制造的一种方法，使用的油剂混合液是由荧光物质和纺丝油剂按一定的比例配制的，然后在纤维表面上涂覆配制好的油剂混合液，通过紫外光或者荧光进行照射的情况下，就会出现特定的发光效应，因此能够有效区分后道工序，并且还可以有效检查出纺丝 油剂在纤维上均匀性、连续性实况[9]。还有一个专利是一种紫外光双波防伪荧光纤维，是在纤维上把波长不同的2种紫外光荧光色段染上，这2种色段分别是：390-410纳米的长波紫外光荧光色段、365纳米的短波紫外光荧光色段。在照射时，波段不同所呈现出的颜色也不同。同时用长、短波照射时会呈现出红、黄、蓝、绿4种色，具有更好的防伪性能

[10]。夏磊等合成了有机稀土纳米发光体，其中含有苯环和羧基，并制备出了聚丙烯荧光纤维，被广泛应用于防伪产品、标签、装饰物等方面[11]。王大威等[12]进行荧光标记是通过化学载附的方式，制备出了纳米有机荧光纤维，其运用的荧光物质具有极低的迁出率，就目前常用的分析仪器还无法对其进行采样分离和组分分析，所以在薄膜材料领域内有着非常高的防伪效能，让技术安全性以及防伪的可靠性得到了有效提升[14]。

2.4光谱指纹防伪

光谱指纹防伪纤维，其真伪是对其发光谱线特征进行检测判别的[13]。稀土发光材料不同，其具有的发射光谱也不一样，即使有相同的原料配方，采用的制备工艺不同，则制备出的发光材料就具有完全不同的发光性能，所以其具有唯一性的特征[15]。因此在制造者对设计、原料、工艺参数的情况下，是极难被破译和仿制的，因此其防伪效能极其高[16]。徐阳等对单掺或共掺稀土Yb(镱)的纳米颗粒进行了改性，并将得到的改性红外防伪材料按一定的比例浓度制成了水溶液，然后将羽绒纤维在水溶液中进行浸泡，经过一定时间恒温震荡就形成了可防伪溯 源的羽绒。改性红外防伪材料和纤维之间形成氢键结合，使羽绒具有特征红外光谱，可用专用设备进行检测认证，隐秘性高[18]。

示踪剂还用于标识特定制备工艺或性能的纤维[17]。三友化纤为保证唐丝®EcoTang®产品的可追溯性，采用的追踪技术和检测方法是通过自主开发得到的特殊成分的分子，并且不会因为生产而消失，可以对产品的全流程进行识别，从而保证了完全可追溯性。针对产业链加工过程中的各类产品（包括纤维、纱线、布料、成衣等），三友化纤配套定制专用检测设备，并安排专业人员进行检测并出具检测报告，确保零售商、品牌商及消费者及时准确鉴别纺织品中是否含有唐丝®环保成分。同样，美国莱卡为区别于普通氨纶，也在氨纶中添加了某种标识物质。

3结语

综上所述，示踪剂在纺织纤维上的应用越来越广泛，配合相应的检测手段，具有重要的标识作用，可准确鉴别纤维来源，也可以标识具有特殊性能或通过特殊工艺制备的纤维。示踪剂的种类一般包括金属螯合物、稀土螯合物、金属盐或金属氧化物、化学发光剂及荧光剂等，其研究使用在规范市场秩序、提升产品质量、维护和提升品牌形象方面有着极其重要的作用。

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