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拉曼光谱技术在纺织行业的应用

发布时间:2019-01-24      点击次数:367
   拉曼光谱技术在纺织行业的应用
  1、纺织纤维结构分析
  拉曼位移的大小只与分子的能级结构有关,即拉曼位移就是分子的振动频率或转动频率,不同物质的分子具有不同的能级结构,因而具有不同的拉曼位移、拉曼线谱数目和拉曼相对强度,这是分子结构分析的基础。
  利用拉曼光谱研究碳纤维结构,通过所得碳纤维的R值与La之间存在的线性关系表征碳纤维的结构。同时借助显微共聚焦拉曼光谱技术,分析碳纤维的微观结构,还可对碳纤维单丝微滴复合材料的界面性能进行一定的研究。利用激光显微拉曼光谱技术对山羊绒和羊毛纤维的结构进行研究,表明该技术能有效、方便地相对定量比较和研究山羊绒、羊毛纤维的二硫键含量、蛋白质分子链的二级结构及聚集态结构等。
  2、纺织纤维定性定量分析
  目前纺织纤维定性检测方法有显微镜观察法、燃烧法、化学溶解法、药品着色法、熔点试验法和红外吸收光谱法等。但这些方法都有一定的局限性。显微镜观察法和燃烧法只能鉴别天然纤维或合成纤维;化学溶解法虽然能鉴别混纺产品,但其使用的有机溶剂对检测人员身体健康有影响,而且还污染环境;红外吸收光谱对测试环境温度要求相当高,制样复杂,检测周期长,不能满足快速检测的要求。而拉曼光谱是一种振动光谱,只与物质自身的结构相关;拉曼光谱技术对样品无接触、无损伤和无需制样,可提供快速、简便无损伤的定性定量分析。
  拉曼光谱仪采用拉曼光谱分析法,通过对纺织纤维原始拉曼谱图的特性分析,经过光谱预处理得到信噪比更髙的标准拉曼谱图,建立拉曼谱图特征表数据库,可实现对纺织纤维的定性鉴别。通过直接测取织物、纱线或纤维的拉曼光谱图,结合光谱预处理技术与特征峰提取、匹配识别定性鉴别涤纶、腈纶、锦纶和粘胶等纤维,并通过对94份测试样品的测试验证了算法的有效性。对照分析纤维素纤维、合成纤维和吸水性纤维等典型纺织纤维的红外光谱和拉曼光谱图,结果表明红外光谱法及拉曼光谱法均可实现无损纺织品纤维定性鉴别,与红外光谱法相比,拉曼光谱法操作更省力省时,更方便快捷。
  3、纺织品染料鉴定
  随着人们对纺织品功能性和美观性要求的增加,大多数纺织品都经过染色处理和功能性整理。纺织品经过染料和整理剂处理后,会在原有拉曼光谱图中引入染料及整理剂的拉曼特征峰,其特征峰会因为引入染料的种类的不同、引入量的不同而发生很大的变化,故可通过拉曼光谱技术辨别纺织品印染所用的染料。
  染料中的偶氮化合物使纺织品色彩艳丽多姿,但在其合成和分解过程中的中间产物则都有致癌作用,所以对偶氮化合物的检测已经成为一个重要的检测指标。利用近红外傅里叶变换拉曼光谱技术对27种染色纤维样品进行检验,同时得到它们的本底纤维和染料的拉曼谱图,然后利用计算机谱图处理程序进行拉曼差谱处理,获得了染色纤维上染料的拉曼谱图,由此实现了对纤维上染料的鉴定,并根据染料分子的拉曼特征将24种染色纤维按局部特征结构分为7类,更有助于对同色纤维上染料的鉴别。通过显微激光拉曼光谱技术鉴别直接染料及其染色纤维,研究表明拉曼光谱是无损检验染料及其染色纤维的有效手段,染色纤维的拉曼光谱基本反映的是染料的拉曼信号。
  4、纺织成分分析
  利用傅里叶红外-拉曼光谱法鉴别了天然绿色棉和染色棉,依据光谱图的特性信息可以鉴别天然绿色棉和染色纤维。采用红外光谱和拉曼光谱定性分折不同方法制取的慈竹纤维化学成分的变化,以及离析过程中超声波处理对纤维化学成分的影响,经验证光谱法可以用于定性分析纤维的化学成分。
  拉曼光谱因其快捷无损,无需制样,精细如指纹的特性被广泛应用于食品安全、物证检测、文物考古和宝石鉴定等领域,其在纺织领域的应用也是其发展的必然趋势之一,尤其是在纺织纤维检测方面,极大地弥补了传统方法的不足,因而具有很高的应用价值,也是纺织纤维检测技术不断进步和发展的证明。随着数据分析技术的不断进步,借助现代技术手段和仪器设备的发展,以及高新技术的加入和增强方法的研究,相信不久的将来,以拉曼光谱为核心技术的纺织纤维定性定量检测手段一定会在纺织领域大放异彩。
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