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拉曼光譜技術(shù)在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用
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、熔點試驗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，但其使用的有機溶劑對檢測人員身體健康有影響，而且還污染環(huán)境；紅外吸收光譜對測試環(huán)境溫度要求相當(dāng)高，制樣復(fù)雜，檢測周期長，不能滿足快速檢測的要求。而拉曼光譜是一種振動光譜，只與物質(zhì)自身的結(jié)構(gòu)相關(guān)；拉曼光譜技術(shù)對樣品無接觸、無損傷和無需制樣，可提供快速、簡便無損傷的定性定量分析。
拉曼光譜儀采用拉曼光譜分析法，通過對紡織纖維原始拉曼譜圖的特性分析，經(jīng)過光譜預(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，可實現(xiàn)對紡織纖維的定性鑒別。通過直接測取織物、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、匹配識別定性鑒別滌綸、腈綸、錦綸和粘膠等纖維，并通過對94份測試樣品的測試驗證了算法的有效性。對照分析纖維素纖維、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現(xiàn)無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，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結(jié)構(gòu)有關(guān)，即拉曼位移就是分子的振動頻率或轉(zhuǎn)動頻率，不同物質(zhì)的分子具有不同的能級結(jié)構(gòu)，因而具有不同的拉曼位移、拉曼線譜數(shù)目和拉曼相對強度，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)，還可對碳纖維單絲微滴復(fù)合材料的界面性能進行一定的研究。利用激光顯微拉曼光譜技術(shù)對山羊絨和羊毛纖維的結(jié)構(gòu)進行研究，表明該技術(shù)能有效、方便地相對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)過染色處理和功能性整理。紡織品經(jīng)過染料和整理劑處理后，會在原有拉曼光譜圖中引入染料及整理劑的拉曼特征峰，其特征峰會因為引入染料的種類的不同、引入量的不同而發(fā)生很大的變化，故可通過拉曼光譜技術(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程中的中間產(chǎn)物則都有致癌作用，所以對偶氮化合物的檢測已經(jīng)成為一個重要的檢測指標(biāo)。利用近紅外傅里葉變換拉曼光譜技術(shù)對27種染色纖維樣品進行檢驗，同時得到它們的本底纖維和染料的拉曼譜圖,然后利用計算機譜圖處理程序進行拉曼差譜處理，獲得了染色纖維上染料的拉曼譜圖，由此實現(xiàn)了對纖維上染料的鑒定，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，更有助于對同色纖維上染料的鑒別。通過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損檢驗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。
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，以及離析過程中超聲波處理對纖維化學(xué)成分的影響，經(jīng)驗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損，無需制樣，精細(xì)如指紋的特性被廣泛應(yīng)用于食品安全、物證檢測、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)展的必然趨勢之一，尤其是在紡織纖維檢測方面，極大地彌補了傳統(tǒng)方法的不足，因而具有很高的應(yīng)用價值，也是紡織纖維檢測技術(shù)不斷進步和發(fā)展的證明。隨著數(shù)據(jù)分析技術(shù)的不斷進步，借助現(xiàn)代技術(shù)手段和儀器設(shè)備的發(fā)展，以及的加入和增強方法的研究，相信不久的將來，以拉曼光譜為核心技術(shù)的紡織纖維定性定量檢測手段一定會在紡織領(lǐng)域大放異彩。
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