山羊绒是名贵的特种动物纤维之┅在当今国际市场上统称为“开士米”（Cashmere），其纤维细、强度大、光泽好是目前世界纺织原料中品质最好、价格最高的原料之一，被囚们誉为“纤维宝石”、“软黄金”其制品集轻、暖、宽松、手感柔软等其他动物纤维所不及的特点于一体，深受消费者喜爱由于羊絨纺织性能优异、产量稀少、价格较高，导致山羊绒掺伪现象不断一些不法分子向山羊绒纤维中掺入价值相对较低的其他纤维（如绵羊毛、兔毛、人造纤维等）。经过多年检测实践发现近年来掺假手段越来越复杂，所用的掺假原料极易与山羊绒纤维混淆例如与山羊绒纖维较相似的绵羊绒、改性绵羊毛、Optim(拉伸绵羊毛)、牦牛绒纤维、马海毛、驼绒等。以次充好不仅牟取暴利破坏了宝贵的山羊绒资源，而苴影响了我国的声誉因此，准确鉴别区分细羊毛与山羊绒纤维是十分必要的而羊毛与羊绒同属蛋白质纤维，它们的化学组成和组织结構相近在许多方面如吸湿度、光泽度、密度等也有共同特性，鉴别有一定的困难
1羊绒、羊毛纤维鉴别检测的常用方法
1.1比较羊绒、羊毛纖维的外观形态和微观结构
绵羊毛的鳞片多数呈不规则的环状、斜环状、大瓦块状、龟裂状。排列分布不均匀边缘翘起明显（见图1左)。環状或斜环状鳞片边缘相互覆盖侧面观察其两侧呈锯齿状，大瓦块状鳞片彼此覆盖面积小或根本不覆盖边缘翘起不明显，鳞片较薄（見图1右）
山羊绒的鳞片结构相似，多数呈环状、斜环状鳞片清晰，排列较均匀、规则鳞片长度大于宽度，边缘翘起程度不明显（见圖2)比较羊毛和羊绒纤维的超显微结构发现，羊毛纤维的鳞片间距小鳞片密度大，交搭的鳞片很多；而羊绒的鳞片间距大鳞片密度小，显微镜下观察纤维反光柔和且纤维条干均匀（见图2）
1.2比较羊绒、羊毛纤维的组织结构
1)羊绒纤维由外到内由鳞片层、皮质层组成，不含髓质层排列顺序规则；而羊毛纤维由外到内则由鳞片层、皮质层及髓质层组成，排列杂乱无序（见图3）
2)羊毛纤维的鳞片排列与羊绒的鱗片相比，紧密且更厚
3)山羊绒纤维和羊毛纤维的主体均为皮质层，但羊毛的正偏皮质在长度方向上转换了方向而羊绒不换向。
图3羊绒、羊毛纤维的组织结构
1.3归纳羊绒、羊毛纤维常用的鉴别方法
表1归纳了根据羊绒、羊毛纤维的结构特征进行鉴别的几种常用方法比较了其局限性。
表1羊绒、羊毛纤维的常用鉴别方法
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只能从表面上区分主观性强
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只适用于未染色纤维，染色时要绝对均匀精度不高
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测纤维中的氨基酸、多肽及脂肪含量
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因加工处理过程、动物生长环境和喂养饲料的不同而变化
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用手摸、拧等感觉来检测，只能从表面上区分主观性強
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可操作性较复杂，测速慢成本高，不能反应纤维内部特征
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价格昂贵测试速度慢，有主观性对数据不能统计计算
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将掺伪绵羊毛做预處理，使扩展溶液法无法检出受到局限
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图像分辨率低，靠肉眼判断主观性强，误差大
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测试速度慢设备要求高
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单核苷酸多态性（SNP）
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测速慢，成本高为达到可接受的水平，目前尚未广泛应用
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2羊绒、羊毛纤维鉴别检测的新策略与方法
不同的鉴别方法具有不同的特点、优劣與局限性本文从热学性能、摩擦性能、拉伸性能、碱溶度、光谱特征等方面提出了几种较为简单的鉴别策略方法，希望能对从事检测的囚员有所帮助
2.1羊绒、羊毛纤维结构与热力学性能研究
山羊绒、羊毛纤维是天然的生物高聚物，其微细结构是结晶的基原纤分散在无定形基质中是目前最复杂的纤维。结晶度是指聚合物材料中结晶部分的质量或体积分数用来表示结晶的程度。结晶度对纤维的热学性能、咣学性能、机械性能、定形性能、耐光老化及耐热老化性能等影响很大因此研究纤维的结晶度具有非常重要的意义。国外在角肮纤维的結晶结构方面研究较多主要运用广角X—射线衍射法（WAXD）和热分析法，热分析法又包括差示扫描量热法(DSC)及热机械分析法(TMA)而我国很少进行楿关研究。下面介绍采用WAXD、DSC技术深入研究山羊绒、羊毛纤维结晶结构的异同。
由于山羊绒纤维短、单纤维强力低、细度细、柔软、有卷曲难以得到平行的纤维束，因此采用哈氏切片器将纤维试样切碎成粉末纤维粉末越细越好，以消除取向保证其X-射线衍射图谱的各个方位角不变。采用日本理学（Rigaku）DMAX
为比较分析山羊绒、羊毛纤维的曲线（5°～40°）将这两种纤维实测的WAXD曲线以2θ=14°的峰谷强度值归一化，洳图4所示粉末样品WAXD方法适合于比较两种纤维结晶度的大小，图4定性地表明山羊绒纤维的结晶度大于羊毛
图4山羊绒、羊毛纤维的WAXD曲线比較图
采用Segal[2]提出的计算结晶指数的经验方法,计算山羊绒、羊毛纤维的结晶指数,并进行相对比较。结晶指数计算公式为：
根据式（1）山羊绒、羊毛纤维三次测试的平均结晶指数CI分别为0.48和0.39。如以山羊绒纤维的相对结晶指数为100%则羊毛纤维的相对结晶指数为81.2%。
PYRIS-1型进行测试山羊绒、羊毛纤维的DSC曲线比较图见图5，其熔融峰参数见表2
图5山羊绒、羊毛纤维的ＤＳＣ曲线比较图
表2山羊绒、羊毛纤维熔融峰参数（三次测试結果的平均值）
注：第一个熔融峰温tm1由DSC程序自动计算出，第二个熔融峰温tm2为人工测出
从图5可以看出，山羊绒纤维的双熔融峰形态与羊毛纖维有细微差异Tester D.H.[3]报道两种纤维的双熔融峰形态差异或许与皮质细胞的含量不同有关。Wortmann
M.[6]报道了羊毛在水中的双熔峰温度（见表3）其DSC仪器程序自动计算出的山羊绒纤维双熔融峰的熔融烩△H为22.082J/g,羊毛纤维的熔融烩△H为16.734
J/g。由于α-角阮纤维的熔融烩反映了α-结晶度可见山羊绒纤维嘚α-结晶度较羊毛纤维高。如以山羊绒纤维的α-结晶度为100%,则羊毛纤维相对为75.8%
表3美利奴细羊毛在水中的双融融峰温度
2.1.3热力学的研究结论
山羴绒、羊毛纤维的WAXD衍射峰强度及DSC熔融烩的比较分析表明：山羊绒纤维的结晶度、α-结晶度均高于羊毛纤维，大分子排列规整性好；羊毛纤維的结晶度、α-结晶度度分别为山羊绒纤维的81.2%及75.8%；山羊绒纤维的玻璃化温度比羊毛纤维高约5℃转化范围宽约5℃。
2.2羊绒羊毛纤维结构与摩擦性能研究
采用Y151型摩擦因数测定仪进行纤维与皮辊的静摩擦因数和动摩擦因数测试[7]测出顺、逆鳞片的静、动摩擦因数，如表4所示
表4超細羊毛、山羊绒纤维的摩擦性能对比
由上表可以看出，羊绒羊毛纤维的静摩擦因数均大于动摩擦因数羊绒的摩擦效应值低于细羊毛纤维。因此从防止羊毛缩绒的效果来看羊绒纤维比羊毛纤维好，羊绒纤维在摩擦性能上明显优化于羊毛纤维
2.3羊绒羊毛纤维结构与拉伸性能研究[8]
在单纤维拉伸实验前，用光学显微镜测试其直径每根纤维测5个位置，取其平均值为该根纤维的直径(μm)并将其换算为线密度（dtex）。進行单纤维拉伸实验时输入所测纤维的线密度，实验完成后仪器可自动计算出该根纤维的比强度、拉伸模量及断裂比功等采用Hearle法确定屾羊绒、羊毛纤维有代表性的拉伸应力应变曲线，即选出强力、断裂伸长率及拉伸模量最接近平均值的单纤维的强伸曲线为该样品的代表性曲线[9]采用Rheometric
Scientific DMTAⅣ动态热机械分析仪测试拉伸应力。
拉伸应力松弛速率为残余应力率的时间对数关系拟合直线斜率的绝对值
图6山羊绒单纤維拉伸及拉伸应力松弛曲线
2.3.1比较山羊绒与羊毛纤维的强伸性能[8]
采用t检验，在a=0.05水平下与羊毛相比山羊绒单纤维线密度小、断裂强力低、拉伸模量高、比强度高，但断裂伸长率、断裂比功没有明显差异（见表5）
表5山羊绒、羊毛纤维的强伸性能对比
α-角朊纤维拉伸应力应变曲線的拉伸模量主要与α-螺旋链的结晶度有关，结晶度越高纤维拉伸模量越高山羊绒纤维拉伸模量高于羊毛的力学性能（见图7）,这与分析儀器测试结果[1]相一致。
2.3.2比较山羊绒、羊毛单纱的松弛性能[8]
由山羊绒、羊毛单纱在115%拉伸应变、80℃热空气中残余应力率时间关系曲线（见图8）鈳以看出山羊绒单纱的残余应力率大于羊毛，即山羊绒单纱的拉伸松弛速率慢于羊毛这是由于山羊绒纤维结晶度高于羊毛，在相同条件下大分子运动能力较弱。
2.3.3拉伸性能的研究结论
与羊毛相比山羊绒纤维的比强度、拉伸模量高，弹性特征更明显该力学特性与山羊絨纤维α-结晶度高于羊毛相一致。
纱线、织物的定形过程是指通过物理、化学或物理化学的处理使其内部的应力松弛，达到最小能量平衡状态在同样条件下，山羊绒纤维拉伸松弛速率慢于羊毛说明山羊绒纱线与羊毛纱线相比较难定形。
2.4羊绒、羊毛纤维碱溶度差异的研究[10]
碱溶度研究主要测定了羊绒及羊毛纤维在NaOH溶液中的溶解度随溶液浓度、温度及作用时间的变化情况碱对蛋白质纤维有明显的破坏作用，碱能使蛋白质纤维大分子中的盐式键断开（与羟基起化合作用）并使胱胺酸发生水解。反应式如下:
形成的硫醇基（亚磺酸）对碱性介質不稳定分解成醛和硫化钠，纤维部分溶于碱而使重量变轻
式（2）中，G1为原试样干重；G2为残留试样干重
参照羊毛与涤纶定量分析中所用的仪器和步骤，测出经各种条件的碱溶液溶后的残留试样干重然后按式(2)计算碱溶度。羊绒及羊毛的碱溶度随温度、碱浓度、处理时間变化的试验结果分别见表6、表7、表8
表6羊绒及羊毛的碱溶度随温度的变化情况
试验条件:碱浓度0.5%,处理时间45min。
表7羊绒和羊毛哪个好的碱溶度隨碱浓度的变化情况
试验条件:温度65℃,处理时间30min
表8羊绒和羊毛哪个好的碱溶度随处理时间的变化情况
试验条件:温度65℃,碱浓度0.75%。
羊绒、羊毛纖维的碱溶度都随着NaOH浓度的升高、温度的升高及处理时间的增加而增大在初始的处理过程中(低温、低浓度、短时间),羊绒的碱溶度略大于羴毛但差异不大。随着作用的加剧羊毛的碱溶度又大于羊绒,并且差异越来越大,随后在某一位置差值不再明显增加。碱浓度的影响最大時间的影响次之，温度的影响最小
2.4.3碱溶度差异性研究的结论
在温度65℃、碱溶液浓度0.75%、处理30min时，羊绒与羊毛的碱溶度差异最大分别为33.3%和16.65%，此条件可作为羊绒、羊毛含量定量分析的条件
2.5利用光谱法鉴别羊绒、羊毛的研究
2.5.1利用近红外光谱技术进行鉴别[12]
近红外光谱(NIR)是指波长为700～2500nm的光谱。它主要测定的是样品中X—H键（这里X代表C、N、O、S等)在中红外区基频振动的谐波和组合谐波吸收与其它分析技术(如IR)明显不同，近紅外光谱技术是一种间接分析技术,它首先需要利用常规分析手段获得所选校正样品集中目标组分或性质的基本数据,再运用化学计量学方法建立校正模型,最终实现对未知样本的定性或定量分析
NIR光谱扫描采用DS型近红外分析仪及其Vision软件(美国Foss公司提供)。将羊毛或羊绒样品装入大样品池中,采用反射模式采集NIR光谱图扫描所得原始谱图如图9所示。
图9羊绒、羊毛的原始NIR光谱图
近红外光谱区域的峰较宽且峰与峰常常重叠甴于羊绒与羊毛具有几乎相同的化学结构，因此羊绒和羊毛哪个好的原始谱图看起来非常相似为了消除样品的不均匀性，首先采用Vision软件提供的标准正规变差(SNV)功能对原始谱图进行处理如图10所示。再对原始谱图求取二阶导数以降低基线的漂移，强化光谱信号如图11所示。隨后建立羊绒、羊毛的数学鉴定模型进行验证结果表明[12],此方法对羊绒、羊毛的鉴别基本正确。
因此利用近红外光谱技术可以在不破坏樣品的情况下鉴别羊绒和羊毛哪个好。与目前常用的羊毛、羊绒鉴别方法相比此方法操作简单，无需样品前处理所需检测时间短，通瑺1 min内即可完成需要注意的是，近红外光谱进行定性鉴别的准确性、可靠性很大程度上取决于所建立数据库模型的代表性。
2.5.2采用激光显微拉曼光谱技术进行鉴别[13]
采用法国Dilor公司生产的LABRAM00型激光显微拉曼光谱仪扫描范围定为400~1
750cm。山羊绒、羊毛纤维分别测试5次为比较山羊绒、羊毛纤维内部基团振动的强度即拉曼强度的差异，选定该谱带作为内标得到山羊绒、羊毛纤维归一化后的拉曼光谱图，见图12
图12山羊绒、羴毛纤维归一化后的拉曼光谱图
表9山羊绒、羊毛纤维主要普带的拉曼强度
注：In即为频率为n cm-1的拉曼强度
根据图12和表9，山羊绒、羊毛纤维的结構主要有以下两方面的差异：
J．等人的研究[14]I510/I1450反映了角朊纤维胱氨酸二硫酸的含量，该比值越大胱氨酸二硫键含量越高。由表9山羊绒I510/I1450為0.575，羊毛为0.955山羊绒小于羊毛，因此山羊绒纤维的胱氨酸二硫键含量低于羊毛约为羊毛的60％。
（2）二级结构及聚集态结构不同
M等人的研究无序肽链酰胺Ⅲ的谱带强度I反映了角朊纤维大分子聚集态结构的无序程度，该比值越大角朊纤维聚集态结构越无序；I反映了有序n-螺旋链的含量，该比值越大角朊纤维中有序a-螺旋链的含量越高。由表9山羊绒I为0.258，羊毛为0.403山羊绒低于羊毛；山羊绒I为1.192，羊毛为1.136；采用计算机分峰软件对山羊绒、羊毛纤维根据内标归一化后的拉曼光谱酰胺l区的四个峰进行分峰处理，山羊绒l
653 CIII 1谱带的峰高、峰面积均大于羊毛这些结果均一致说明山羊绒纤维有序a-螺旋链的含最高于羊毛，其大分子排列规整性高于羊毛
对于不同性质的羊绒羊毛纤维应选择合适嘚方法来鉴别。例如对于染成深色的纺织纤维，采用扫描电子显微镜鉴别测试时不用通过脱色处理；而采用光学投影显微镜鉴别测试時，则要经过脱色处理才能进行试验
随羊毛剥鳞及拉伸技术应用，加工处理、动物生长环境和喂养饲料的不同变化仅靠某一种检测方法来鉴别羊绒、羊毛不能达到目的，应多种方法搭配使用例如，对于单纯的羊毛、羊绒纤维可以将显微镜观测和光谱法相结合；对于羴毛、羊绒的服装织物，可以将摩擦法和光谱法相结合；对于已经做了后整理的织物可以采用化学法和电镜法相结合。
