傅里叶红外光谱法鉴别牛皮和聚氨酯革的研究
发布时间：2023-08-26作者：小编来源：点击：次
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
傅里叶红外光谱（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。
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图1 1号样品红外光谱图
Fig.1 IR spectra of sample No.1
图2 2号样品红外光谱图
Fig.2 IR spectra of sample No.2
2 结果与分析[2,3,4]
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。
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图3 牛皮革红外谱图（出自文献）
Fig.3 IR spectra of cowhide
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。
图4 聚氨酯红外标准谱图（出自设备谱图库）
Fig.4 IR spectra of PU
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。
