目前紡織纖維定性檢測方法有顯微鏡觀察法、燃燒法、化學(xué)溶解法、熔點試驗法、紅外光譜分析法等。這些方法都有一定的局限性和缺點。顯微鏡觀察法和 燃燒法對定性鑒別織物有一定的局限性，只能鑒別天然纖維或合成纖維大類。化學(xué)溶解法雖然能夠鑒別合成纖維具體品種及與天然纖維的混紡產(chǎn)品，但使用的有機溶 劑如苯酚、二甲基甲酰胺等，不僅對檢測人員身體健康有影響，存在易燃易爆的危險，而且還嚴(yán)重污染環(huán)境。紅外吸收光譜法雖然能較準(zhǔn)確地定性鑒別紡織纖維，但 是紅外光譜分析儀對測試環(huán)境溫濕度要求相當(dāng)高，樣品需進行干燥預(yù)處理，樣品制作很麻煩，檢測周期較長，不能滿足快速檢測的要求。
在拉曼光譜分析紡織纖維結(jié)構(gòu)方面，近年的研究集中于以下幾個方面:復(fù)合材料的界面和基體結(jié)構(gòu)的測定［1］;再生蠶絲制備過程中，分子鏈規(guī)整度和取 向度變化的測定［2］;絲素經(jīng)酶處理后，高分子結(jié)構(gòu)的變化研究［3］以及羊絨和羊毛分子結(jié)構(gòu)研究［4］。而在纖維成分分析方面有如下研究:鑒別天然綠色棉 和染色棉［5］;研究聚丙烯、羊毛、聚酯和一些天然纖維的鑒別方法［6－8］;對染色纖維中染料的分析［9］以及比較紅外光譜與拉曼光譜對染色纖維區(qū)分的 效果［10］。可見，國內(nèi)外學(xué)者雖然對拉曼光譜應(yīng)用于纖維分析作了大量研究，但是還沒有學(xué)者提出拉曼光譜定性檢測紡織纖維的系統(tǒng)方法。本文旨在通過分析紡 織纖維拉曼光譜的特性及影響拉曼光譜分析纖維的因素，提出一套拉曼光譜定性分析紡織纖維的系統(tǒng)方法。
1·實驗部分
1.1實驗材料
1.1.1單組分纖維樣品
天然纖維:羊毛、蠶絲、棉、亞麻、苧麻。常規(guī)化學(xué)纖維:滌綸、錦綸(錦綸6/錦綸66)、腈綸、醋酯(二醋酯/三醋酯)、粘膠、丙綸、氨綸、芳綸、維綸。
新型化學(xué)纖維:萊賽爾、竹漿纖維、甲殼素纖維、大豆蛋白復(fù)合纖維、牛奶蛋白纖維、聚乳酸纖維(PLA)、聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維(PTT)。
1.1.2多組分纖維樣品
棉/蠶絲(70/30)，棉/錦綸(77/23)，棉/滌綸(60/40)，棉/聚乳酸(63/37)，棉/大豆蛋白復(fù)合纖維(58/42)，萊 賽爾/滌綸(83/17)，萊賽爾/蠶絲(55/45)，粘膠/錦綸(55/45)，腈綸/滌綸(89/11)。棉/萊賽爾/氨綸(60/37/3)，滌 綸/粘膠/氨綸(78/20/2)，毛/滌綸/粘膠(54/28/18)，滌綸/粘膠/氨綸/鍍金屬纖維(86/11/2/1)，羊毛/滌綸/腈綸(57 /38/5)，棉/錦綸/鍍金屬纖維(55/43/2)，滌綸/腈綸/羊毛/錦綸(45/30/15/10)，棉/氨綸(97/3)。
1.2實驗設(shè)備
德國Bruker公司生產(chǎn)的MultiRAM型FT拉曼光譜儀。
1.3實驗方法
1.3.1紡織纖維的拉曼光譜特性
采用FT拉曼光譜儀測試單組分織物及多組分混紡織物，獲得拉曼光譜圖。研究單一紡織纖維分子結(jié)構(gòu)、特征基團與拉曼光譜之間的對應(yīng)關(guān)系，對不同比例、不同組分的混紡織物的疊加譜圖進行分析。
1.3.2紡織纖維拉曼譜圖的預(yù)處理
對紡織纖維拉曼譜圖進行預(yù)處理，即對紡織纖維的原始拉曼譜圖依次經(jīng)過一階微分、校正與自動分段、零均值化變換與分段積分以及歸一化，以使同一試樣在不同的測試條件下測得的原始拉曼光譜變換為具有更高信噪比的標(biāo)準(zhǔn)拉曼光譜。
1.3.3紡織纖維的定性檢測
首先從單組分樣品的標(biāo)準(zhǔn)化譜圖中提取特征峰的波數(shù)與強度，建立特征表和特征表庫。其次采用FT拉曼光譜儀測量未知紡織品，預(yù)處理其原始拉曼譜圖得 到標(biāo)準(zhǔn)譜圖，憑此建立特征表。再次，將待測譜圖的特征表在特征表數(shù)據(jù)庫進行匹配檢索，找到未知紡織品包含的單組分樣品，實現(xiàn)紡織纖維的定性分析。
1.4實驗方法
樣品測量前無需預(yù)處理，直接(或剪取少量)將其夾入FT拉曼光譜儀激光器的聚焦支架，掃描后可獲得該樣品的拉曼光譜，將獲得的拉曼光譜導(dǎo)入紡織纖維拉曼光譜分析軟件，即可得到定性分析結(jié)果。
2·結(jié)果與討論
2.1單組分樣品的拉曼光譜特性分析
部分品種不同但化學(xué)基團結(jié)構(gòu)基本相同的纖維所對應(yīng)的拉曼光譜區(qū)別較少，出現(xiàn)這種情況的有3類:第1類為纖維素纖維，與棉纖維譜圖相近的有亞麻和苧 麻;第2類為再生纖維素纖維，與粘膠譜圖相近的有萊賽爾纖維和竹漿纖維;第3類差別較小的譜圖有腈綸和牛奶蛋白復(fù)合纖維。
在相同的測量條件下，不同單組分纖維樣品獲得的譜圖其最高峰的強度相差較大。以滌綸PET與二醋酯為例，最大峰高相差25.2倍，如圖4所示。這是由于滌綸PET的分子中含有拉曼散射強度較高的苯環(huán)，而二醋酯分子結(jié)構(gòu)中的基團拉曼散射強度較低。
用拉曼光譜可以區(qū)分具有相同官能團但碳鏈稍有區(qū)別的同類纖維。例如聚酯中的PET與PTT，其局部拉曼譜圖如圖5所示。PET與PTT的結(jié)構(gòu)單元 只相差1個碳原子，在拉曼譜圖中的差異是PET在1 390 cm－1處有1個峰，而PTT在1 420 cm－1處有1個峰，其余位置2個譜圖大致相 同，這在分辨率為6個波數(shù)的拉曼光譜圖中已有明顯的區(qū)分。
2.2多組分樣品的拉曼光譜特性分析
對于多組分混紡樣品，光譜特征峰強度大的組分將一定程度地淹沒強度小組分的特征峰，即使是最高峰也不例外。被淹沒的最高峰雖然還存在，但是其強度 往往和其他組分的較小峰甚至與檢測噪聲在同一個數(shù)量級。
由圖7可以看出，57%的羊毛在混合樣品標(biāo)準(zhǔn)譜圖中的痕跡明顯少于38%的滌綸，即羊毛的特征峰被滌綸較強的特征峰淹沒，羊毛的最高特征峰在混合 樣品中的高度在0.2左右。此外，由于樣品中5%的腈綸，其2 240 cm－1處最強特征峰的強度在混紡樣品的標(biāo)準(zhǔn)譜圖中也很低。
2.3譜圖預(yù)處理與纖維的定性檢測
紡織纖維拉曼譜圖的預(yù)處理即是對原始譜圖進行濾波、基線校正和歸一化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)譜圖。譜圖疊加后單組分纖維的特征峰位置基本不變，單組分物質(zhì)的最高峰在混合譜圖中有所保留，仍然是混合譜圖的1個峰。基于上述特點，提出如下的纖維定性檢測方法。
1)利用單組分樣品的標(biāo)準(zhǔn)化譜圖建立其特征表，記錄特征峰峰頂對應(yīng)的波數(shù)及峰值，即峰所在的位置和強度，并將特征表集合，形成特征表數(shù)據(jù)庫。
2)測量試樣的拉曼光譜，經(jīng)過預(yù)處理獲得其標(biāo)準(zhǔn)化譜圖，并建立其特征表。
3)將待測譜圖的特征表與已知的特征數(shù)據(jù)庫進行檢索匹配操作，找尋待測樣品包含的單純組分以及譜圖特征近似的混合組分樣品。給出各種檢測結(jié)果，并計算每種結(jié)果的相似程度。
2.4影響拉曼光譜分析法的主要因素
2.4.1染料對拉曼光譜的影響
測試樣品為8塊不同顏色的滌綸織物，其顏色及測量情況如表1所示。
測試樣品分為2組:一組為滌綸五枚緞，顏色為黃、銀灰、紫、玫紅、大紅，共5份;另一組為滌綸桃皮絨，顏色為黑、湖藍(lán)、綠，共3份。均有信噪比良好的譜圖，并與白色滌綸的譜圖進行對比。其中7號黑色滌綸的譜圖與白色滌綸譜圖不同，如圖8所示。
由圖可見，7號滌綸相比于白色滌綸出現(xiàn)了強度較高的新峰，這是染料和纖維的拉曼散射疊加的結(jié)果。
2.4.2熒光對拉曼光譜的影響
紡織品的染整加工過程會帶入一些含熒光的物質(zhì)，如熒光增白劑和熒光染料，這些物質(zhì)將干擾紡織品的拉曼光譜。有些含熒光物質(zhì)的樣品經(jīng)預(yù)處理后，其拉 曼光譜仍可提取特征峰，不影響定性分析;而有些熒光物質(zhì)會使拉曼光譜的特征峰淹沒在較強的熒光背景里，致使定性分析失敗。
2.4.3水分對拉曼光譜的影響
圖10為不同含水率粘膠纖維的拉曼光譜圖。可以看出，烘干后粘膠纖維的拉曼譜圖與標(biāo)準(zhǔn)大氣下接近重疊，無法區(qū)分。這說明水分對粘膠纖維的拉曼光譜沒有影響，樣品可不經(jīng)干燥直接進行檢測。
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