紅外光譜分析技術(shù)在紡織印染中的應(yīng)用

紅外光譜分析技術(shù)在紡織印染中的應(yīng)用第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四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-轉(zhuǎn)動能級的躍遷而形成的光譜，因為出現(xiàn)在紅外區(qū)，所以稱之為紅外光譜。利用紅外光譜進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：吸收強度，橫坐標：波長λ（m）或波數(shù)1/λ（cm-1）第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四提綱紅外吸收光譜基本原理12

3紅外光譜法在染整中的應(yīng)用參考文獻第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四一、紅外基本原理紅外吸收光譜產(chǎn)生的兩個條件：

(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量；

(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。對稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。如：N2、O2、Cl2等。非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。

第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四分子振動方程式

任意兩個相鄰的能級間的能量差為：雙原子分子的簡諧振動及其頻率

K--化學鍵的力常數(shù)--為雙原子的折合質(zhì)量

=m1m2/（m1+m2）第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四分子中基團的基本振動1．兩類基本振動形式伸縮振動亞甲基：變形振動亞甲基第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四２．峰位、峰數(shù)與峰強（2）峰數(shù)峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無瞬間偶基距變化時，無紅外吸收。（3）峰強紅外吸收的強度與躍遷幾率的大小和振動偶極矩變化的大小有關(guān)，躍遷幾率越大、振動偶極矩越大，則吸收強度越大。（1）峰位化學鍵的力常數(shù)K越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長區(qū)）。第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四常見化合物的特征基團頻率分區(qū)4000250019001200400cm-1X-HX-H伸縮振動區(qū)O-H3700~3100N-H3500~3300C-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區(qū)CCCNC=C=CC=C=NC=C=O雙鍵伸縮振動區(qū)C=C1680~1620C=O1850~1600羰基吸收峰強度大芳環(huán)C=C1600,1580,1500,1450單鍵的伸縮振動和彎曲振動區(qū)X-Y：

C-OC-NN-OC-XC-CX-H：C-HO-H第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四紅外吸收光譜與紫外可見吸收光譜的比較

不同點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躍遷振動能級躍遷研究范圍不飽和有機化合物共軛雙鍵、芳香族等幾乎所有有機化合物;許多無機化合物特色反映發(fā)色團、助色團的情況反映各個基團的振動及轉(zhuǎn)動特性第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四纖維/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；

2纖維/織物的化學處理；3纖維結(jié)晶度與取向度的測定二

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)用第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四（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的特征峰進行識別。

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中的應(yīng)用。王宏菊等利用FTIR-ATR技術(shù)，采用點對點采樣技術(shù)，無需制樣和破壞樣品，可直接鑒定紡織纖維。與以往的ATR技術(shù)相比較，該方法無需調(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量，且測量靈敏度大大提高，可得到高質(zhì)量的紅外光譜圖。第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四

2纖維改性追蹤邵建中、劉今強等于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)對美利奴原毛、機械磨碎羊毛粉、氯化或氧化預處理后經(jīng)酶水解的超細羊毛粉進行紅外光譜分析，并對其光譜特征進行了歸屬第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四（二）纖維/織物的定量分析

1混紡纖維的組分檢測用紅外光譜技術(shù)定量分析混紡纖維，需要制作標準曲線。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定上述試樣的紅外吸收光譜，對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準曲線。由此，未知的混紡纖維試樣通過測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，方便地測定了尼龍材料中玻璃纖維的含量。校準曲線以尼龍的吸收峰3308cm-1的吸收強度對應(yīng)其含量，只用了兩個標準品求出了曲線，再檢測樣品算出的含量值與高溫燃燒法測得的數(shù)據(jù)誤差在1%以內(nèi)。第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四

纖維在化學反應(yīng)之后與反應(yīng)之前，其化學組成的不同，造成紅外吸收光譜在化學反應(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度(吸光度)對化學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變性程度。如棉纖維的酯化和醚化反應(yīng)。趙敏利用紅外光譜分析方法研究了馬來酸及衣康酸對棉織物的在位聚合-交聯(lián)處理，分析出聚合與酯化反應(yīng)分別主要發(fā)生于預烘和焙烘階段。2纖維/織物的化學處理第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四

3纖維結(jié)晶度與取向度的測定全勇、韋亞兵利用傅里葉變換顯微紅外光譜技術(shù)方便的測定了PET單纖維的紅外光譜，并測定了纖維的取向度和結(jié)晶度。王建南等采用傅立葉紅外光譜與拉曼光譜與X-射線衍射光譜聯(lián)用，研究了一種天然黃色家蠶絲的晶態(tài)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其結(jié)晶度明顯高于黃色野蠶絲，而接近于白色家蠶絲。第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四（三）織物涂層的定性分析

紅外光譜法在涂層材料分析中具有獨特的優(yōu)勢。織物最常用的涂層材料為聚丙烯酸酯、聚氨酯和聚氯乙烯等。這類材料的樣品通常采用溶劑萃取方法制備。李政軍等使用傅立葉紅外光譜儀計算機軟件和新型儀器輔件，通過衰減全反射(ATR)法，快速確定進口化纖涂布的聚酯和聚氨酯復合型化纖涂布成分。賈克英采用AVATAR360傅里葉變換紅外光譜儀峰面積積分法測定腈綸纖維中油劑的含量，方法簡便、快速。第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四（四）染料及助劑的鑒定研究1染料的性能鑒定劉小珍等利用AVATAR360FTIR傅里葉變換紅外光譜儀分別測定活性翠藍、真絲綢和活性翠藍染色的真絲綢以及活性翠藍鐠染色的真絲綢的紅外光譜，結(jié)果得出活性翠藍與鐠離子是以配位鍵相結(jié)合，活性翠藍鐠在保持活性翠藍的上染基團的基礎(chǔ)上增加了與真絲綢結(jié)合的基團。孫振亞等采用傅里葉變換顯微紅外光譜儀(FTIR)，研究了兩種納米氧氫氧化鐵礦(α-FeOOH)，正方纖鐵礦(β-FeOOH)對偶氮染料分子甲基橙和酸性紅G的脫色作用，得出兩種偶氮染料的脫色是選擇性的化學吸附與氧氫氧化鐵界面的氧化還原降解共同作用的結(jié)果。

第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四

2染料/助劑的成分分析陳曉紅等運用紅外光譜法和氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)建立一種直接分析混合物體系紡絲油劑中酯類成分的方法,快速鑒定混合物體系中酯類助劑成分。唐保軍等用IR與UV、RS等測試手段對通過重氮化偶聯(lián)反應(yīng)制備的兩種含偶氮苯的咔唑化合物材料進行了分析和表征，結(jié)合IR、UV和RS譜圖的結(jié)果確定在這兩類化合物中確實存在偶氮基團。

第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四

3織物上助劑的鑒定陸必泰采用具有反應(yīng)活性的環(huán)糊精的衍生物和氯菊酯類藥品，通過包合的方法制備避蚊整理劑，利用紅外光譜分析，檢測到經(jīng)避蚊整理劑整理后棉織物上氯菊酯中酮鍵所對應(yīng)的特征峰，從而驗證了棉織物上避蚊整理劑的存在。

PabloMonllor等應(yīng)用傅立葉紅外光譜儀與掃描電鏡結(jié)合，定性驗證了經(jīng)過微膠囊整理之后的棉織物上香味微膠囊的存在，并定量分析了洗滌次數(shù)對微膠囊持久性的影響。第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四

1染化污染物的處理由于在染整生產(chǎn)加工過程中，大量使用了對環(huán)境有影響和妨礙人體健康的染化料助劑，其生物降解性差，毒性大，重金屬離子的含量超標。這些染料、助劑，以氣體、液體、固體的形態(tài)排放而污染環(huán)境，嚴重危害人類的健康。因此，對此類染化料助劑的處理刻不容緩。熊裕華利用傅立葉紅外光譜分析，結(jié)合X-射線衍射分析，研究了Fe3+／TiO2光催化劑對孔雀綠染料的降解，并確定了光催化劑的用量。（五）染色后處理中的應(yīng)用第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四

2廢物的回收利用紡織品的回復利用或紡織品再制造可延長其使用壽命，同時也減少加工過程中對環(huán)境