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拉曼光譜技術(shù)在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用
閱讀：871 發(fā)布時(shí)間：2018-4-18
拉曼光譜技術(shù)在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用
1、紡織纖維定性定量分析
目前紡織纖維定性檢測(cè)方法有顯微鏡觀察法、燃燒法、化學(xué)溶解法、藥品著色法、熔點(diǎn)試驗(yàn)法和紅外吸收光譜法等。但這些方法都有一定的局限性。顯微鏡觀察法和燃燒法只能鑒別天然纖維或合成纖維；化學(xué)溶解法雖然能鑒別混紡產(chǎn)品，但其使用的有機(jī)溶劑對(duì)檢測(cè)人員身體健康有影響，而且還污染環(huán)境；紅外吸收光譜對(duì)測(cè)試環(huán)境溫度要求相當(dāng)高，制樣復(fù)雜，檢測(cè)周期長(zhǎng)，不能滿足快速檢測(cè)的要求。而拉曼光譜是一種振動(dòng)光譜，只與物質(zhì)自身的結(jié)構(gòu)相關(guān)；拉曼光譜技術(shù)對(duì)樣品無(wú)接觸、無(wú)損傷和無(wú)需制樣，可提供快速、簡(jiǎn)便無(wú)損傷的定性定量分析。
拉曼光譜儀采用拉曼光譜分析法，通過(guò)對(duì)紡織纖維原始拉曼譜圖的特性分析，經(jīng)過(guò)光譜預(yù)處理得到信噪比更髙的標(biāo)準(zhǔn)拉曼譜圖，建立拉曼譜圖特征表數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)紡織纖維的定性鑒別。通過(guò)直接測(cè)取織物、紗線或纖維的拉曼光譜圖，結(jié)合光譜預(yù)處理技術(shù)與特征峰提取、匹配識(shí)別定性鑒別滌綸、腈綸、錦綸和粘膠等纖維，并通過(guò)對(duì)94份測(cè)試樣品的測(cè)試驗(yàn)證了算法的有效性。對(duì)照分析纖維素纖維、合成纖維和吸水性纖維等典型紡織纖維的紅外光譜和拉曼光譜圖，結(jié)果表明紅外光譜法及拉曼光譜法均可實(shí)現(xiàn)無(wú)損紡織品纖維定性鑒別，與紅外光譜法相比，拉曼光譜法操作更省力省時(shí)，更方便快捷。
2、紡織纖維結(jié)構(gòu)分析
拉曼位移的大小只與分子的能級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，即拉曼位移就是分子的振動(dòng)頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，不同物質(zhì)的分子具有不同的能級(jí)結(jié)構(gòu)，因而具有不同的拉曼位移、拉曼線譜數(shù)目和拉曼相對(duì)強(qiáng)度，這是分子結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。
利用拉曼光譜研究碳纖維結(jié)構(gòu)，通過(guò)所得碳纖維的R值與La之間存在的線性關(guān)系表征碳纖維的結(jié)構(gòu)。同時(shí)借助顯微共聚焦拉曼光譜技術(shù)，分析碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)，還可對(duì)碳纖維單絲微滴復(fù)合材料的界面性能進(jìn)行一定的研究。利用激光顯微拉曼光譜技術(shù)對(duì)山羊絨和羊毛纖維的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，表明該技術(shù)能有效、方便地相對(duì)定量比較和研究山羊絨、羊毛纖維的二硫鍵含量、蛋白質(zhì)分子鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等。
3、紡織品染料鑒定
隨著人們對(duì)紡織品功能性和美觀性要求的增加，大多數(shù)紡織品都經(jīng)過(guò)染色處理和功能性整理。紡織品經(jīng)過(guò)染料和整理劑處理后，會(huì)在原有拉曼光譜圖中引入染料及整理劑的拉曼特征峰，其特征峰會(huì)因?yàn)橐肴玖系姆N類(lèi)的不同、引入量的不同而發(fā)生很大的變化，故可通過(guò)拉曼光譜技術(shù)辨別紡織品印染所用的染料。
染料中的偶氮化合物使紡織品色彩艷麗多姿，但在其合成和分解過(guò)程中的中間產(chǎn)物則都有致癌作用，所以對(duì)偶氮化合物的檢測(cè)已經(jīng)成為一個(gè)重要的檢測(cè)指標(biāo)。利用近紅外傅里葉變換拉曼光譜技術(shù)對(duì)27種染色纖維樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)得到它們的本底纖維和染料的拉曼譜圖,然后利用計(jì)算機(jī)譜圖處理程序進(jìn)行拉曼差譜處理，獲得了染色纖維上染料的拉曼譜圖，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)纖維上染料的鑒定，并根據(jù)染料分子的拉曼特征將24種染色纖維按局部特征結(jié)構(gòu)分為7類(lèi)，更有助于對(duì)同色纖維上染料的鑒別。通過(guò)顯微激光拉曼光譜技術(shù)鑒別直接染料及其染色纖維，研究表明拉曼光譜是無(wú)損檢驗(yàn)染料及其染色纖維的有效手段，染色纖維的拉曼光譜基本反映的是染料的拉曼信號(hào)。
4、紡織成分分析
利用傅里葉紅外-拉曼光譜法鑒別了天然綠色棉和染色棉，依據(jù)光譜圖的特性信息可以鑒別天然綠色棉和染色纖維。采用紅外光譜和拉曼光譜定性分折不同方法制取的慈竹纖維化學(xué)成分的變化，以及離析過(guò)程中超聲波處理對(duì)纖維化學(xué)成分的影響，經(jīng)驗(yàn)證光譜法可以用于定性分析纖維的化學(xué)成分。
拉曼光譜因其快捷無(wú)損，無(wú)需制樣，精細(xì)如指紋的特性被廣泛應(yīng)用于食品安全、物證檢測(cè)、文物考古和寶石鑒定等領(lǐng)域，其在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用也是其發(fā)展的必然趨勢(shì)之一，尤其是在紡織纖維檢測(cè)方面，極大地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的不足，因而具有很高的應(yīng)用價(jià)值，也是紡織纖維檢測(cè)技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展的證明。隨著數(shù)據(jù)分析技術(shù)的不斷進(jìn)步，借助現(xiàn)代技術(shù)手段和儀器設(shè)備的發(fā)展，以及的加入和增強(qiáng)方法的研究，相信不久的將來(lái)，以拉曼光譜為核心技術(shù)的紡織纖維定性定量檢測(cè)手段一定會(huì)在紡織領(lǐng)域大放異彩。