近红外光谱分析技术在棉纺产品定量分析中的应用研究

摘要

近红外光谱(NIR)分析是近年来分析化学领域迅猛发展的新型分析技术，是利用近红外谱区包含的物质信息，主要用于有机物质定性和定量分析的一种分析技术。
　　 本课题主要就近红外光谱技术在棉纺产品定量分析中的应用进行研究，选用常见的3种棉混纺织物棉/锦纶、棉/氨纶、棉/涤纶/氨纶作为研究对象。共收集到棉/锦纶样品50个、棉/氨纶样品74个、棉/涤纶/氨纶产品70个，对收集到的样品采用常规的纺织品定量分析方法进行各组分含量的测定，并以方法确定的数值作为近红外分析技术建模和预测的参考数据。
　　 本研究采用傅里叶变换近红外分析仪对样品进行近红外光谱采集，测定谱图时，对扫描分辨率、扫描次数等检测参数进行了确定。本课题着重探讨了主成分回归(PCR)和偏最小二乘法(PLS)两种定标方法对面料中主要成分含量定标模型的影响，并对两种定标方法进行了比较，发现两种方法都能达到比较好的建模与预测效果。通过试验获知偏最小二乘法(PLS)优于主成分回归(PCR)。
　　 论文中对常用的求导、平滑等光谱预处理方法进行了分析，发现在(SNV+FD)下，建模效果最佳并以此建立了棉/锦纶、棉/氨纶、棉/涤纶/氨纶三个定量校正模型，对预测集进行预测，并对预测结果进行分析。其结果：棉/锦纶定量模型预测结果的绝对偏差不超过2.97％；棉/氨纶定量模型预测结果的绝对偏差不超过0.5％，相对偏差为不超过15.2％；棉/涤纶/氨纶中氨纶含晕绝对偏差不超过0.6％，相对偏差不超过20.0％，涤纶含量绝对偏差不超过3.5％，相对偏差不超过1.3％，棉含量绝对偏差不超过3.9％，相对偏差不超过7.3％。预测结果均符合标准FZ/T01053-2007《纺织品纤维含量的标识》规定，即标签上某种纤维含量≥15(％)时，纤维含量允许偏差为±5％；当标签上某种纤维含量≤15％时，纤维含量允许偏差为标称值的30％。
　　 通过研究表明，利用近红外光谱技术进行纺织产品的定量分析是可行的。利用近红外分析技术可以对纺织品进行快速无损定量分析。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 质量控制中近红外光谱分析技术的应用

1.3 国内外近红外光谱分析技术在纺织工业的的应

1.3.1 近红外光谱分析在纺织品定量中的应用

1.3.2 纺织品丝光度的测定

1.3.3 尼龙织物中湿度的测定

1.3.4 热定型温度的测量

1.3.5 棉纤维成熟度的测量

1.4 研究目的与研究内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 主要研究内容、目标及技术路线

1.5 拟解决的关键问题

第二章 近红外光谱分析的基础理论

2.1 近红外光谱的原理及特点

2.1.1 近红外光谱原理

2.1.2 近红外光谱特点

2.2 近红外光谱分析技术的化学计量学方法

2.2.1 光谱预处理方法

2.2.2 定量校正

2.3 近红外光谱定量分析技术的原理及过程

2.3.1 校正集的选择

2.3.2 测定样品的近红外光谱

2.3.3 样品组成或性质的测定

2.3.4 建立数学模型

2.3.5 模型验证

2.4 近红外光谱定性分析过程

第三章 近红外光谱定标模型的建立与分析

3.1 样品的收集

3.1.1 样品种类的选择

3.1.2 样品数量

3.2 棉混纺织物成分含量的化学分析

3.2.1 棉/锦纶

3.2.2 棉/氨纶

3.2.3 棉/涤纶/氨纶

3.3 近红外光谱采集与处理

3.3.1 近红外光谱分析仪

3.3.2 样品光谱采集与处理

3.4 近红外光谱分析模型的定标与评价方法

3.5 结果与分析

3.5.1 棉/锦纶含量近红外定标模型的建立

3.5.2 棉/氨纶含量近红外定标模型的建立

3.5.3 棉/涤纶/氨纶含量近红外定标模型的建立

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

攻读工程硕士期间本人公开发布的论著、论文或者获奖设计

致谢