作者：王建濱 劉世玲 任曉慧 （王建濱，邯鄲市纖維檢驗所；劉世玲、任曉慧，河北工程大學）
摘要：簡述了傅立葉紅外光譜在纖維檢驗中的基本原理和應用，重點介紹了顯微鏡、漫反射、多次和單次衰減全反射等附件的應用，及其在纖維紅外光譜鑒定中的特點。
關鍵詞：傅立葉紅外光譜；紅外附件；纖維檢驗
紅外光譜法是分析纖維等聚合物材料成份和含量的有力工具和常用手段，尤其是20世紀80年代以來，傅里葉變換紅外光譜（Fourier transformation infrared spectroscopy，FTIR）的發展使一度停滯的紅外光譜技術復興并走向繁榮，隨著傅立葉變換紅外光譜儀及其附件的不斷完善和發展，使得纖維的FTIR測定在用樣量少、制樣簡單或根本無需制樣的情況下，即可進行迅速、準確和靈敏的分析，為纖維定性、定量檢驗提供了極大的便利。
1 FTIR在纖維檢驗中的基本原理
與紫外光譜和熒光光譜等其他光譜相比，纖維等聚合物中每一個單體都是生色團，即能產生紅外吸收。當連續波長的紅外光輻射到纖維樣品時，纖維分子就會選擇吸收與其所含官能團固有振動（伸縮振動，面內彎曲，面外彎曲等）頻率相等的紅外光，發生振動能級和轉動能級的躍遷，從而產生紅外吸收光譜。不同纖維的官能團不同，或單體的連接方式和空間相對關系不同，其產生的紅外吸收峰的峰位和強度都會有所差異，因而可以將不同的纖維鑒別出來。傳統的色散型紅外光譜儀，由于其分辨率不高，隨著干涉型傅立葉變換紅外光譜儀的商品化和普及，正在逐漸被取代。FTIR光譜儀由光學臺和計算機組成，光學臺將測得的樣品信息以干涉圖的形式輸入計算機，進行傅立葉數學變換，最后將干涉圖還原為紅外光譜圖，其特點是操作簡便、分辨率好、靈敏度高和掃描速度快等，因而在纖維的定性定量檢驗中有著廣闊的應用前景。
纖維種類繁多，一般可分為天然纖維和化學纖維兩大類。天然纖維來自于自然界，如棉、麻、毛、絲等；化學纖維是通過單體聚合或化學改性制成的纖維，如滌綸、錦綸、丙綸、氯綸、醋酸纖維、粘膠纖維等。對于它們的鑒別，雖然有形態特征和理化性質鑒定等多種手段，但紅外光譜無疑是從分子水平上進行快速本質鑒定的最好方法。常見的纖 維紅外光譜鑒定特征如下表所示[1]。
在實際應用中，往往只需要部分特征峰即可將纖維鑒別出來，例如利用2400 cm-1附近的-CN的振動吸收，可以快速地將腈綸鑒別出來。當然，如果利用標準譜圖庫進行匹配檢索將會更為迅捷可靠的得出結果，而對于混紡等復雜樣品，經驗的積累則更為重要，需要說明的是，上表中的吸收峰波數在不同儀器和不同條件下會有所變化，要根據實際情況，靈活運用。
2 纖維FTIR檢驗中的技術應用
2.1 FTIR透射光譜技術
常規FTIR透射光譜分析鑒定已成為纖維檢驗最廣泛的應用技術之一。不僅可以鑒定未知纖維的種屬，還可以對于已知種屬的纖維，根據指紋區吸收峰位的細微差別區分生產廠家，以及進行混紡率的定量測定等。在纖維檢驗實踐中，該方法應用較多，已日趨成熟[2-3]。透射紅外光譜的分析，重點是樣品的制樣過程，必須根據樣品的狀態性質選擇適當的制樣方法，否則就會得不到預期的效果。在纖維檢驗中，常用的制樣方法有：溴化鉀制片法，溶解鑄膜法和熔融鑄膜法。不同的制樣方法適用于不同的纖維，但存在制樣繁瑣麻煩，分析周期長等缺點。近些年來，各種現代化紅外附件的成功應用，為FTIR纖維檢測提供了極大的便利。
2.2顯微紅外光譜技術
紅外顯微鏡作為紅外光譜儀的一個附件，使得測定單根纖維成為可能。紅外顯微鏡分為反射式和透射式兩種，一般使用反射式測量纖維。顯微傅立葉變換紅外光譜法是一種微量分析技術，具有能量損失小，分辨率、信噪比高，檢測限低，分析速度快等優點。在纖維檢驗中能夠進行種類鑒別，同時能夠鑒別單根雙組分纖維的成分，從而為各種混紡纖維的鑒別提供了簡便有效的方法。顯微紅外分析技術在研究高聚物的二向色性方面有其獨特的優點，用此技術可研究單根纖維微區的拉伸取向情況[4-5]。若結合無基質微量采樣附件金剛石池（DAC），對單根纖維或痕量纖維進行檢驗，則可以排除空氣中水和二氧化碳的干擾，效果非常理想[6]。
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