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期刊专利论文

采用傅立叶红外光谱法鉴别牛皮和聚氨酯革的研究

来源:CATIA2024年01月02日

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采用傅立叶红外光谱法鉴别牛皮和聚氨酯革的研究

 

孙琳琳 1 ,张 磊 1 ,孙辛未 2

(1 烟台市标准计量检验检测中心,山东烟台 264003;2 烟台市芝罘区渔业船舶检验中心,山东烟台 264000)

 

来源:合成材料老化与应用

2023 年第 52 卷第 4 期

摘要
当前市售的皮革制品中存在大量仿皮革的人造革制品 , 采用传统的经验目测和手感检验等手段难以正确区分皮 革和人造革产品的材质,因此,借助现代分析仪器手段对其进行鉴别具有重要的应用价值。该研究利用傅立叶变换红 外光谱仪对送检的皮革样品材质定性鉴别。试验结果表明,使用傅立叶衰减全反射红外光谱法 (ATR-FTIR) 分析皮革 的材质,具有检出速度快、灵敏度高、所用试样量少和准确度高等优点。
关键词

红外光谱;牛皮;聚氨酯;波数

引言

 

当前市售皮革制品存在有大量仿皮革的人造革制品 , 因此鉴别各行业中的“革”制品早已成为人们关注的焦点。动物皮革的胶原主要成分为蛋白质 [1]。而人造革所用的 原料主要有聚氨酯(PU)类、聚氯乙烯类等。比较真皮 与人造革红外光谱特征峰,因二者材料成分不同,彼此 的红外光谱特征峰峰位并不重叠或干扰,两者结构可以 区分。即使人造革结构中含有相同基团 ( 如羰基 ) ,但 因各自材料的结构差异,其对应的峰位也不同,可以作 为鉴定真皮或人造革材料的依据。
 
本文研究试验采用傅立叶衰减全反射红外光谱法 (ATR-FTIR),通过傅立叶变换红外光谱仪采集两件衣 服样品的红外光谱图,根据样品红外光谱图中特征峰位 置鉴别定性衣服的材质。本文运用 ATR-FTIR 技术对皮 革材料的结构进行分析,具有灵敏度高、检出速度快、 所用试样量少、准确度高等优点,能准确、快速、简便 地分辨出真皮革和 PU 革。
 
1 实验部分

 

1.1 仪器与设备

Nicolet 6700 型傅立叶红外光谱(FT-IR)仪、水平 ATR 附件。


1.2 实验样品 

款式相同的两件衣服样品(1 号、2 号样品)。

 

1.3 实验目的

因两件衣服款式相同,仅凭感官和经验难以鉴别其 材质,实验研究采用傅立叶红外光谱法鉴别两件衣服样 品的材质。 

 

1.4 方法

(1) 仪器实验参数的设定:设定扫描范围为 4000~ 400 cm-1,设定扫描次数为 32 次,设定分辨率为 4cm-1, 然后扫描背景光谱。

(2) 将衣服样品直接置于水平 ATR 附件的锗晶体表 面上,压头压平。 

(3) 两件衣服样品各扫描约1min,采集其红外光谱图,如图1、图2所示。

(4) 分析处理两件衣服样品的红外光谱图。

 

 

2 结果与分析
 

分析纯牛皮红外谱图(图 3)可得,纯牛皮的红外 谱图中波数 1237、1201、1158、1119 cm-1 处这些特征 峰的峰强基本相同。纯牛皮革中 1032cm-1 波数处的峰 很强 , 在 1017cm-1 处有一个微小的拐弯;纯牛皮革在 2920、2850 cm-1 波数处有峰 , 而人造革在此波数处峰不 明显;纯牛皮革与人造革在 1800cm-1 到 1327cm-1 波数 附近无相似峰。且纯牛皮革在波数 720cm-1 附近无峰 , 而 人造革此波数处有强峰。

 

 

根据聚氨酯(PU)的红外标准谱图(图 4)可知, 聚氨酯的红外光谱在 3332、1736、1600、1530 cm-1 和 1250~1000 cm-1 等波数附近存在红外特征峰,主要特征峰是由氨基和羰基所产生的。其中,位于 3332cm-1 处的 峰归属于 N-H 的伸缩振动,它的最强峰位于 1736cm-1 处 附近,属于 C-O 伸缩振动峰。另外,1600cm-1 处的峰是 N-H 的弯曲振动特征吸收峰,1530cm-1 的吸收峰为氨基甲 酸酯结构中 N-H 弯曲振动和 C-N 伸缩振动的组合吸收峰, 1050~1250 cm-1 之间有 C-O 的中等强度的宽吸收,是聚 氨酯的特征吸收谱带。1600cm-1 和 1250~1000 cm-1,这两 处的峰是聚氨酯革的重要特征。

 

 

分析红外光谱图特征峰出现的位置,对比红外光谱 图(图 1~ 图 4)。可见,图 1 与图 3、图 2 与图 4 特征 谱峰出现的位置整体上基本相符,均只存在位置微小的 偏移。综上分析得出结论:图 1 与图 3 是同一种材质, 即 1 号样品应为牛皮材质;图 2 与图 4 是同一种材质, 即 2 号样品应为聚氨酯(PU)材质。

 

3 结语

 

多年来,皮革材质的鉴别问题一直是广大消费者及 质检部门关注的热点。本试验研究表明,使用傅立叶衰 减全反射红外光谱法 (ATR-FTIR) 定性鉴定皮革材质, 具有灵敏度高、检出速度快、所用试样量少、准确度高 等优点。该方法能快速准确地鉴别出皮革材质,为皮革 材质检验检测提供技术支撑。

 

 

 

 

为方便阅读,本文移除了脚注。如有需要,请参阅《合成材料老化与应用》2023 年第 52 卷第 4 期  END

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