紅外光譜分析技術(shù)在紡織印染中的應(yīng)用

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1、紅外光譜分析技術(shù)在紡織染整中的應(yīng)用柴麗琴概述紅外吸收光譜是物質(zhì)的分子吸收了紅外輻射后，引起分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷而形成的光譜，因?yàn)槌霈F(xiàn)在紅外區(qū)，所以稱之為紅外光譜。利用紅外光譜進(jìn)行定性定量分析的方法稱之為紅外光譜分析法。紅外光譜圖：縱坐標(biāo)：吸收強(qiáng)度，橫坐標(biāo)：波長(zhǎng)λ（?m）或波數(shù)1/λ（cm-1）提綱紅外吸收光譜基本原理123紅外光譜法在染整中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)一、紅外基本原理紅外吸收光譜產(chǎn)生的兩個(gè)條件：(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量；(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。對(duì)稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共

2、振，無(wú)紅外活性。如：N2、O2、Cl2等。非對(duì)稱分子：有偶極矩，紅外活性。分子振動(dòng)方程式任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率K--化學(xué)鍵的力常數(shù)?--為雙原子的折合質(zhì)量?=m1m2/（m1+m2）分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)1．兩類基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)亞甲基：變形振動(dòng)亞甲基２．峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)（2）峰數(shù)峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無(wú)瞬間偶基距變化時(shí)，無(wú)紅外吸收。（3）峰強(qiáng)紅外吸收的強(qiáng)度與躍遷幾率的大小和振動(dòng)偶極矩變化的大小有關(guān)，躍遷幾率越大、振動(dòng)偶極矩越大，則吸收強(qiáng)度越大。（1）峰位化學(xué)鍵的力常數(shù)K越大，原子折

3、合質(zhì)量越小，鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長(zhǎng)區(qū)）。常見化合物的特征基團(tuán)頻率分區(qū)4000250019001200400cm-1?X-HX-H伸縮振動(dòng)區(qū)?O-H3700~3100?N-H3500~3300?C-H3300~2700C-H：3000為界，3000以上為不飽和化合物的C-H—??CH?=CH??CH;3000以下為飽和化合物?C-H三鍵和累積雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)?C?C?C?N?C=C=C?C=C=N?C=C=O雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)?C=C1680~1620?C=O1850~1600羰基吸收峰強(qiáng)度大芳環(huán)?C

4、=C1600,1580,1500,1450單鍵的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)區(qū)?X-Y：?C-O?C-N?N-O?C-X?C-C?X-H：?C-H?O-H紅外吸收光譜與紫外可見吸收光譜的比較不同點(diǎn)紫外可見吸收光譜紅外吸收光譜光源紫外可見光紅外光起源電子能級(jí)躍遷振動(dòng)能級(jí)躍遷研究范圍不飽和有機(jī)化合物共軛雙鍵、芳香族等幾乎所有有機(jī)化合物;許多無(wú)機(jī)化合物特色反映發(fā)色團(tuán)、助色團(tuán)的情況反映各個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)特性纖維/織物的定性分析1纖維鑒別；2纖維改性追蹤一纖維/織物的定量分析1混紡纖維的組分檢測(cè)；2纖維/織物的化學(xué)處理；3纖維結(jié)晶度與取向

5、度的測(cè)定二織物涂層的定性分析三染料及助劑的鑒定研究1染料的性能鑒定；2染料/助劑的成分分析；3織物上助劑鑒定四染色后處理中的應(yīng)用1染化污染物的處理；2廢物的回收利用五二、紅外光譜在紡織染整中應(yīng)用（一）纖維/織物的定性分析1纖維鑒別用紅外光譜技術(shù)鑒別紡織材料在上世紀(jì)6O年代就已成為一門成熟的技術(shù)。紅外光譜儀鑒別紡織材料主要是利用各纖維特有官能基團(tuán)的特征峰進(jìn)行識(shí)別。李政軍，鐘志光等人研究了傅里葉紅外光譜分析在快速檢驗(yàn)中的應(yīng)用。王宏菊等利用FTIR-ATR技術(shù)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采樣技術(shù)，無(wú)需制樣和破壞樣品，可直接鑒定紡織纖維。與以往

6、的ATR技術(shù)相比較，該方法無(wú)需調(diào)整光路，操作方便，只要將樣品直接放在ATR附件上就可以直接測(cè)量，且測(cè)量靈敏度大大提高，可得到高質(zhì)量的紅外光譜圖。2纖維改性追蹤邵建中、劉今強(qiáng)等于2001年應(yīng)用FTIK(ATR)分析技術(shù)和二次微分譜圖處理方法，跟蹤分析過一硫酸鹽羊毛表面改性技術(shù)中的各道工藝對(duì)羊毛表面胱氨酸二硫鍵拮構(gòu)的影響，定性定量地分析胱氨酸的最終氧化產(chǎn)物及其氧化中間產(chǎn)物的形成和變化，并探討這些氧化成分與羊毛防氈縮性的關(guān)系。李文霞等于2007年采用傅立葉紅外(FT-IR)對(duì)美利奴原毛、機(jī)械磨碎羊毛粉、氯化或氧化預(yù)處理后經(jīng)酶水

7、解的超細(xì)羊毛粉進(jìn)行紅外光譜分析，并對(duì)其光譜特征進(jìn)行了歸屬（二）纖維/織物的定量分析1混紡纖維的組分檢測(cè)用紅外光譜技術(shù)定量分析混紡纖維，需要制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。首先按照規(guī)定的混紡百分率配制試樣，然后使用紅外光譜儀測(cè)定上述試樣的紅外吸收光譜，對(duì)混紡纖維的特征譜帶的吸光度之比與纖維的混紡百分比作圖可得標(biāo)準(zhǔn)曲線。由此，未知的混紡纖維試樣通過測(cè)得特征譜帶的吸光度之比，即可得到試樣的混紡百分比。沈振采用傅里葉紅外光譜定量分析方法，方便地測(cè)定了尼龍材料中玻璃纖維的含量。校準(zhǔn)曲線以尼龍的吸收峰3308cm-1的吸收強(qiáng)度對(duì)應(yīng)其含量，只用了兩個(gè)標(biāo)

8、準(zhǔn)品求出了曲線，再檢測(cè)樣品算出的含量值與高溫燃燒法測(cè)得的數(shù)據(jù)誤差在1%以內(nèi)。纖維在化學(xué)反應(yīng)之后與反應(yīng)之前，其化學(xué)組成的不同，造成紅外吸收光譜在化學(xué)反應(yīng)前后的變化。如果將不同程度處理的纖維的特征吸收譜帶強(qiáng)度(吸光度)對(duì)化學(xué)變性纖維的含量作關(guān)系圖，則由此關(guān)系圖，可從某一變性纖維的紅外吸收光譜直接讀出纖維試樣的化學(xué)變性程度