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紅外光譜鑒別蠶絲棉真?zhèn)慰尚行蕴骄?/h1>

時(shí)間：2018年11月24日 分類：科學(xué)技術(shù)論文 次數(shù)：

下面文章主要研究了傅里葉變換紅外光譜對(duì)蠶絲綿進(jìn)行真?zhèn)舞b別的可行性。收集五種市面上常見(jiàn)的絲綿樣品，得到各種樣品在4000cm-1～500cm-1范圍內(nèi)的紅外光譜。并且通過(guò)對(duì)五種綿樣品的紅外光譜特征峰分析，從而可以推斷出削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種樣

　　下面文章主要研究了傅里葉變換紅外光譜對(duì)蠶絲綿進(jìn)行真?zhèn)舞b別的可行性。收集五種市面上常見(jiàn)的絲綿樣品，得到各種樣品在4000cm-1～500cm-1范圍內(nèi)的紅外光譜。并且通過(guò)對(duì)五種綿樣品的紅外光譜特征峰分析，從而可以推斷出削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種樣品所含的主要成分為蛋白質(zhì)纖維，聚乙烯綿的主要成分是人工纖維。而且通過(guò)對(duì)五種絲綿樣品的紅外光譜圖比較，了解到其紅外光譜差別是明顯的，表明傅里葉變換紅外光譜可作為鑒別蠶絲真?zhèn)蔚囊环N方法。

　　關(guān)鍵詞：紅外光譜,桑蠶絲,絲綿樣品,分析,鑒別

光譜學(xué)與光譜分析

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)生活的要求越來(lái)越高，蠶絲的需求量也越來(lái)越大。高昂的市場(chǎng)價(jià)格和巨大市場(chǎng)需求使許多不法分子有了可趁之機(jī)。現(xiàn)在市面上出現(xiàn)大量以次充好的蠶絲，只憑肉眼和手感來(lái)判斷是有一定問(wèn)題的，不能準(zhǔn)確有效的鑒別蠶絲的真?zhèn)危虼苏业揭环N快速有效的方法來(lái)準(zhǔn)確地辨別蠶絲的真?zhèn)尉统蔀楫?dāng)務(wù)之急。

　　紅外光譜是指物質(zhì)在紅外光的照射下，引起分子的振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)發(fā)生躍遷而吸收相對(duì)應(yīng)的紅外光而產(chǎn)生的光譜，不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)所產(chǎn)生的紅外光譜是不一樣的。紅外光譜在中藥的成分分析、中藥的真?zhèn)舞b別、玉石的真?zhèn)舞b別等物質(zhì)真?zhèn)舞b別和物質(zhì)的成分結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域已經(jīng)有非常深入的研究，技術(shù)已經(jīng)非常成熟[1,2]，為用紅外光譜來(lái)鑒別蠶絲綿的真?zhèn)翁峁┝擞袃r(jià)值的參考。桑蠶絲是自然界中集輕、柔、細(xì)為一體的天然纖維，其主要成份是動(dòng)物蛋白質(zhì)纖維，絲膠和絲素，含有多種人體必須的氨基酸。

　　以蠶絲綿作為填充物的蠶絲被具有貼身保暖、蓬松輕柔、滑爽透氣、保健滋養(yǎng)等品質(zhì)及優(yōu)點(diǎn)。削口繭綿是桑蠶繭脫蛹處理的時(shí)候直接剪掉繭口，使原來(lái)可長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米的蠶絲變成無(wú)數(shù)小段，導(dǎo)致制作出來(lái)的產(chǎn)品不均勻，容易板結(jié)，翻新難度比較大，這使得削口繭綿的價(jià)格較便宜。蛹襯綿是蠶繭繅絲后剩下來(lái)的最里面的薄繭層，因?yàn)楸旧砗行Q蛹等雜質(zhì)有一定的異味，比較容易結(jié)塊，無(wú)翻新價(jià)值，不能用來(lái)制作高檔服裝之類的高端產(chǎn)品，市場(chǎng)價(jià)值不高。柞蠶絲是柞蠶吐出的絲，為野生蠶絲，由于缺少人工管理，自然環(huán)境因素影響比較大，蠶絲整體呈黃褐色手感生硬加工處理難度非常大，市場(chǎng)價(jià)格偏低[3]。

　　聚乙烯綿是用人工纖維代替蠶絲又稱為化纖，為化工產(chǎn)品，主要成分為聚乙烯，異味比較大，整體絲滑程度較低，手感較差，絲的粗細(xì)分布不均勻[4]，成品使用過(guò)程中比較容易板結(jié)，使用壽命只有1-2年,市場(chǎng)價(jià)格低廉。因?yàn)橄骺诶O綿、柞蠶絲、蛹襯綿、聚乙烯綿的市場(chǎng)價(jià)格普遍低于真正的桑蠶絲綿，所以許多商家以次充好欺騙消費(fèi)者，拉低桑蠶絲的市場(chǎng)價(jià)格，嚴(yán)重影響市場(chǎng)的公平。本文收集了桑蠶絲和市面上常見(jiàn)的以上四種以次充好的蠶絲綿樣品，通過(guò)傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)試得到它們的紅外光譜，通過(guò)對(duì)其光譜圖的分析，探索一種辨別蠶絲真?zhèn)蔚目茖W(xué)方法。

　　1.實(shí)驗(yàn)與方法

　　1.1樣品的制備

　　桑蠶絲和四種(削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、聚乙烯綿)以次充好的蠶絲綿樣品均來(lái)源于云南楚雄當(dāng)?shù)亍⑿Q絲綿樣品干燥并磨成粉末狀，分別取蠶絲綿樣品和干燥的溴化鉀粉末按1:100的比例在瑪瑙研缽中充分研磨，使二者均勻混合，用壓片機(jī)壓片制成測(cè)試樣品。

　　1.2實(shí)驗(yàn)儀器

　　傅里葉變換紅外光譜儀(美國(guó)賽默飛爾),掃描次數(shù)16次,波數(shù)范圍4000cm-1～400cm-1,光譜分辨率0.8cm-1。

　　2.結(jié)果與分析

　　為了讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具說(shuō)服力，對(duì)每種蠶絲綿樣品分別制成兩個(gè)樣品來(lái)進(jìn)行測(cè)量，求出兩次測(cè)量的紅外光譜平均峰來(lái)進(jìn)行分析。

　　2.1桑蠶絲的紅外光譜分析

　　在3297cm-1處的吸收峰是一個(gè)較明顯的寬峰，歸屬于動(dòng)物纖維中蛋白質(zhì)分子N-H伸縮振動(dòng)。在2970cm-1，2930cm-1附近出現(xiàn)的吸收峰,歸屬為甲基(CH3)和亞甲基(CH2)的伸縮振動(dòng)。根據(jù)蛋白質(zhì)的紅外特征峰[5,6]，在1700-1600cm-1為酰胺Ⅰ帶的峰和1600-1500cm-1為酰胺Ⅱ帶的峰，蠶絲在1652cm-1處的特征峰歸屬于酰胺Ⅰ帶，在1515cm-1處的特征峰歸屬于酰胺Ⅱ帶。1229cm-1處的特征峰歸屬于蛋白質(zhì)分子肽鍵中的C-N伸縮振動(dòng)。

　　桑蠶絲在1446cm-1處的特征峰可歸屬于C=C鍵伸縮振動(dòng)或C-H鍵的面內(nèi)彎曲振動(dòng)。1382cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的對(duì)稱彎曲振動(dòng)[7]。1072cm-1處的特征峰歸屬于肽鏈中C-C伸縮振動(dòng)。1160cm-1處的特征峰歸屬于C-O反對(duì)稱伸縮振動(dòng)。632cm-1處的特征峰歸屬于N-H彎曲振動(dòng)。552cm-1處的特征峰歸屬于C=O面外彎曲振動(dòng)。桑蠶絲的這些紅外光譜特征峰清楚地表明其主要成分是蛋白質(zhì)纖維。

　　2.2削口繭綿、柞蠶絲和蛹襯綿的紅外光譜

　　三種樣品在3293cm-1處都有吸收峰，歸屬于動(dòng)物纖維中蛋白質(zhì)分子N-H伸縮振動(dòng)，在2930cm-1處都有吸收峰,歸屬為亞甲基(CH2)的伸縮振動(dòng)，在1641cm-1和1511cm-1處都有吸收峰分別歸屬于酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶，在1315cm-1和1261cm-1處都有吸收峰分別歸屬于蛋白質(zhì)的a-螺旋結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)的無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)的吸收峰[8]，在1223cm-1和1080cm-1附近都有吸收峰，分別歸屬于蛋白質(zhì)分子肽鍵中的C-N伸縮振動(dòng)和肽鏈中C-C伸縮振動(dòng)，在622cm-1和545cm-1附近都有吸收峰，分別歸屬于N-H彎曲振動(dòng)和C=O面外彎曲振動(dòng)。三種樣品的這些紅外光譜特征峰表明它們的主要成分也是蛋白質(zhì)纖維。

　　2.3聚乙烯的紅外光譜

　　聚乙烯綿在3435cm-1處出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)的特征峰，主要是氫鍵化羥基的吸收峰[9]。在2973cm-1處出現(xiàn)的吸收峰,歸屬為甲基(CH3)的伸縮振動(dòng)。在2913cm-1和2854cm-1處出現(xiàn)的吸收峰,歸屬為亞甲基(CH2)的反對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)。在1953cm-1處的吸收峰歸屬于烯烴(C=C=C)的伸縮振動(dòng)。

　　在1710cm-1處的吸收峰歸屬于酮(C=O)伸縮振動(dòng)的吸收峰。在1575cm-1處的吸收峰歸屬于仲胺(NH2)面內(nèi)對(duì)稱彎曲振動(dòng)。在1505cm-1處的吸收峰歸屬于酰胺Ⅱ帶。在1454cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的反對(duì)稱彎曲振動(dòng)和CH2的對(duì)稱彎曲振動(dòng)的共同貢獻(xiàn)。在1401cm-1處的吸收峰歸屬于C-O的對(duì)稱伸縮振動(dòng)。在1384cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的對(duì)稱彎曲振動(dòng)。在1346cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的搖擺振動(dòng)。

　　在1266cm-1處的吸收峰歸屬于蛋白質(zhì)的無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)的吸收峰。在1237cm-1處的吸收峰歸屬于酯(C-O)伸縮振動(dòng)。在1171cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的搖擺振動(dòng)或內(nèi)脂C-O對(duì)稱伸縮振動(dòng)。在1080cm-1處的吸收峰歸屬于肽鏈中C-C伸縮振動(dòng)。在1022cm-1處的吸收峰歸屬于基團(tuán)S-O的伸縮振動(dòng)。在904cm-1處的吸收峰歸屬于C-H的面外彎曲振動(dòng)。在878cm-1和846cm-1附近的吸收峰歸屬于CH2的面外彎曲振動(dòng)。

　　在790cm-1處的吸收峰歸屬于C-H的面外搖擺振動(dòng)。在720cm-1處的吸收峰歸屬于C-H的面外彎曲振動(dòng)。在528cm-1處的吸收峰可能是含硫化合物S-O面內(nèi)或面外彎曲振動(dòng)或S-S伸縮振動(dòng)的特征峰[7,10]。根據(jù)文獻(xiàn)[11]，人工纖維主要成分聚乙烯的紅外光譜特征峰為2919cm-1、2851cm-1、1463cm-1、1377cm-1、1351cm-1、1306cm-1、1176cm-1、720cm-1，由聚乙烯綿的紅外光譜圖可知，其在2913cm-1、2854cm-1、1346cm-1、1171cm-1、720cm-1附近有吸收峰，說(shuō)明其含有大量的人工纖維。另外，聚乙烯綿在1505cm-1、1266cm-1、1080cm-1、622cm-1有吸收峰，這些是蛋白質(zhì)的紅外光譜特征峰，說(shuō)明聚乙烯綿中可能摻有一定的桑蠶絲或柞蠶絲成分。

　　2.4五種綿樣品的紅外光譜對(duì)比分析

　　五種樣品的紅外光譜在峰形和峰位上的差別是非常明顯的，其中由于聚乙烯綿的主要成分是人工纖維，其紅外光譜與其它光譜的差別最明顯。在4000cm-1-2500cm-1波數(shù)段：桑蠶絲在3297cm-1、2970cm-1、2930cm-1處有三個(gè)明顯的特征峰，削口繭綿在3409cm-1、2930cm-1處有兩個(gè)明顯的特征峰，柞蠶絲在3293cm-1、2964cm-1、2930cm-1、2875cm-1處有四個(gè)明顯的特征峰，蛹襯綿在3293cm-1、2964cm-1、2930cm-1、2875cm-1處有四個(gè)明顯的特征峰，聚乙烯綿在3435cm-1、2973cm-1、2913cm-1、2854cm-1處有四個(gè)明顯的特征峰，另外在3435cm-1附近，只有聚乙烯綿有特征峰，其它四種樣品沒(méi)有特征峰，在3410cm-1和3293cm-1附近，聚乙烯綿沒(méi)有特征峰，其它四種樣品有特征峰，在2970cm-1附近，削口繭綿沒(méi)有特征峰，其它四種樣品有特征峰，這些光譜特征說(shuō)明五種樣品在此波數(shù)段范圍的差別是明顯的。

　　在2000cm-1-500cm-1波數(shù)段：聚乙烯綿在1953cm-1、1575cm-1、1346cm-1、1237cm-1、878cm-1、846cm-1、790cm-1、720cm-1、524cm-1處有獨(dú)有的紅外特征吸收峰，且在1641cm-1、1315cm-1、1226cm-1、696cm-1、545cm-1附近，聚乙烯綿沒(méi)有特征峰，而其它四種樣品有明顯的特征峰，這些光譜特征能夠較清楚地把聚乙烯綿和其它四種蠶絲綿樣品區(qū)分開(kāi)來(lái);在其余的削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種樣品中，削口繭綿901cm-1、1020cm-1處存在獨(dú)有紅外光譜吸收峰，蛹襯綿在1710cm-1處存在獨(dú)有紅外光譜吸收峰，桑蠶絲在883cm-1處存在獨(dú)有紅外光譜吸收峰，在1315cm-1、1261cm-1附近桑蠶絲樣品沒(méi)有吸收峰，而其余三種樣品有吸收峰，在1169cm-1附近蛹襯綿沒(méi)有吸收峰，而其余三種樣品有吸收峰，在970cm-1附近削口繭綿沒(méi)有吸收峰，而其余三種樣品有吸收峰，在805cm-1附近柞蠶絲和蛹襯綿有吸收峰，而其余兩種樣品無(wú)吸收峰。

　　另外對(duì)削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種樣品相同或相近的吸收峰來(lái)說(shuō)，由于不樣品所含相同成分的量不同和受其它因素的影響，使得吸收峰的峰形和峰位也存在一定的差別。這些特征能夠把削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種蠶絲樣品區(qū)分開(kāi)。

　　3.結(jié)論

　　1)通過(guò)對(duì)五種綿樣品的紅外光譜特征峰分析，我們可以推斷出削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種樣品所含的主要成分為蛋白質(zhì)纖維，聚乙烯綿的主要成分是人工纖維。

　　2)通過(guò)對(duì)五種綿樣品紅外光譜特征峰及其強(qiáng)弱的分析研究，表明五種絲綿樣品的紅外光譜區(qū)別是十分明顯的。

　　3)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果說(shuō)明紅外光譜是鑒別蠶絲真?zhèn)蔚囊环N有效方法。

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　　光學(xué)方向期刊推薦：《光譜學(xué)與光譜分析》系中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主管，中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)主辦，由鋼鐵研究總院、中國(guó)科學(xué)院物理研究所、北京大學(xué)、清華大學(xué)聯(lián)合承辦的學(xué)術(shù)性刊物。國(guó)際刊號(hào)ISSN：1000-0593，國(guó)內(nèi)刊號(hào)CN：11-2200/O4。

　　

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