红外光谱分析技术在纺织印染中的应用

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1、红外光谱分析技术在纺织染整中的应用柴丽琴概述红外吸收光谱是物质的分子吸收了红外辐射后，引起分子的振动-转动能级的跃迁而形成的光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。利用红外光谱进行定性定量分析的方法称之为红外光谱分析法。红外光谱图：纵坐标：吸收强度，横坐标：波长λ（m）或波数1/λ（cm-1）提纲红外吸收光谱基本原理123红外光谱法在染整中的应用参考文献一、红外基本原理红外吸收光谱产生的两个条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)辐射与物质间有相互偶合作用。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共

2、振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。分子振动方程式任意两个相邻的能级间的能量差为：双原子分子的简谐振动及其频率K--化学键的力常数--为双原子的折合质量=m1m2/（m1+m2）分子中基团的基本振动1．两类基本振动形式伸缩振动亚甲基：变形振动亚甲基２．峰位、峰数与峰强（2）峰数峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收。（3）峰强红外吸收的强度与跃迁几率的大小和振动偶极矩变化的大小有关，跃迁几率越大、振动偶极矩越大，则吸收强度越大。（1）峰位化学键的力常数K越大，原子折

3、合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）。常见化合物的特征基团频率分区4000250019001200400cm-1X-HX-H伸缩振动区O-H3700~3100N-H3500~3300C-H3300~2700C-H：3000为界，3000以上为不饱和化合物的C-H—CH=CHCH;3000以下为饱和化合物C-H三键和累积双键的伸缩振动区CCCNC=C=CC=C=NC=C=O双键伸缩振动区C=C1680~1620C=O1850~1600羰基吸收峰强度大芳环C

4、=C1600,1580,1500,1450单键的伸缩振动和弯曲振动区X-Y：C-OC-NN-OC-XC-CX-H：C-HO-H红外吸收光谱与紫外可见吸收光谱的比较不同点紫外可见吸收光谱红外吸收光谱光源紫外可见光红外光起源电子能级跃迁振动能级跃迁研究范围不饱和有机化合物共轭双键、芳香族等几乎所有有机化合物;许多无机化合物特色反映发色团、助色团的情况反映各个基团的振动及转动特性纤维/织物的定性分析1纤维鉴别；2纤维改性追踪一纤维/织物的定量分析1混纺纤维的组分检测；2纤维/织物的化学处理；3纤维结晶度与取向

5、度的测定二织物涂层的定性分析三染料及助剂的鉴定研究1染料的性能鉴定；2染料/助剂的成分分析；3织物上助剂鉴定四染色后处理中的应用1染化污染物的处理；2废物的回收利用五二、红外光谱在纺织染整中应用（一）纤维/织物的定性分析1纤维鉴别用红外光谱技术鉴别纺织材料在上世纪6O年代就已成为一门成熟的技术。红外光谱仪鉴别纺织材料主要是利用各纤维特有官能基团的特征峰进行识别。李政军，钟志光等人研究了傅里叶红外光谱分析在快速检验中的应用。王宏菊等利用FTIR-ATR技术，采用点对点采样技术，无需制样和破坏样品，可直接鉴定纺织纤维。与以往

6、的ATR技术相比较，该方法无需调整光路，操作方便，只要将样品直接放在ATR附件上就可以直接测量，且测量灵敏度大大提高，可得到高质量的红外光谱图。2纤维改性追踪邵建中、刘今强等于2001年应用FTIK(ATR)分析技术和二次微分谱图处理方法，跟踪分析过一硫酸盐羊毛表面改性技术中的各道工艺对羊毛表面胱氨酸二硫键拮构的影响，定性定量地分析胱氨酸的最终氧化产物及其氧化中间产物的形成和变化，并探讨这些氧化成分与羊毛防毡缩性的关系。李文霞等于2007年采用傅立叶红外(FT-IR)对美利奴原毛、机械磨碎羊毛粉、氯化或氧化预处理后经酶水

7、解的超细羊毛粉进行红外光谱分析，并对其光谱特征进行了归属（二）纤维/织物的定量分析1混纺纤维的组分检测用红外光谱技术定量分析混纺纤维，需要制作标准曲线。首先按照规定的混纺百分率配制试样，然后使用红外光谱仪测定上述试样的红外吸收光谱，对混纺纤维的特征谱带的吸光度之比与纤维的混纺百分比作图可得标准曲线。由此，未知的混纺纤维试样通过测得特征谱带的吸光度之比，即可得到试样的混纺百分比。沈振采用傅里叶红外光谱定量分析方法，方便地测定了尼龙材料中玻璃纤维的含量。校准曲线以尼龙的吸收峰3308cm-1的吸收强度对应其含量，只用了两个标

8、准品求出了曲线，再检测样品算出的含量值与高温燃烧法测得的数据误差在1%以内。纤维在化学反应之后与反应之前，其化学组成的不同，造成红外吸收光谱在化学反应前后的变化。如果将不同程度处理的纤维的特征吸收谱带强度(吸光度)对化学变性纤维的含量作关系图，则由此关系图，可从某一变性纤维的红外吸收光谱直接读出纤维试样的化学变性程度