聚酯纤维是使用最为广泛的一种合成纤维，其中最著名的是涤纶纤维（聚对苯二甲酸乙二醇纤维，PET）。近年来，为了改善涤纶的弹性，将对苯二甲酸和丁二醇缩合，制得聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维（即PBT纤维）。在丙二醇实现工业化生产后，又开发出了聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维（即PTT纤维），以上两种纤维都具有良好的弹性[1]。这三种纤维具有相似的外观和相近的化学性质，因此传统的纤维鉴别方法无法区分它们。这里利用红外光谱和热裂解气相色谱质谱联用技术，能够快速准确鉴别这三种纤维。 当红外光照射到测试材料时，会引起材料内部分子在振动能级、转动能级上的的跃迁，因而产生一定的红外吸收[2]。纤维的红外吸收光谱与构成纤维分子的原子质量、化学键的性质、原子的连接次序和空间位置等诸多因素有有关。虽然纤维的种类很多，但是组成纤维的常见元素只有十种左右，而结构单元或基团只有几十种。一般来说，组成纤维大分子的各种特征基团如C=N、C-N、C-Cl、C=O、C-O-C，苯环等都有特定的红外吸收区域（特征吸收峰）[3]，因此可以根据特征吸收峰推断纤维的特征基团，从而确定纤维的类别。本实验中的红外光谱采用ATR附件采集，与其他方法相比，该方法具有制样快捷、对样品无损伤等优点。 但是单纯的红外光谱鉴别有一定的局限性，难以鉴别那些含有相同化学特征基团的合成纤维，例如芳香族聚酯类中的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT），和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）。对于这类特征基团相同的物质，就需要使用其他的分析方法。热裂解气相色谱质谱联用技术能够对材料高温裂解后的小分子进行定性和定量分析[4]。再结合各种聚酯纤维的热分解机理以及分解后的特征产物情况[5-7]，就能准确推断出纤维的种类。这正好弥补了红外光谱对材料分子整体结构把握不足的缺点。 本文的研究内容以两种未知纤维为例，通过运用红外光谱和热裂解气相色谱质谱

联用技术，最终鉴别出两种纤维。 1 实验 1.1材料 所有样品皆为广州纤维产品检测院测试产品，暂定两种纤维为A纤维和B纤维。 1.2仪器及测试条件 红外光谱仪：Nicolet 6700和ATR（OMNIC采样器）附件（晶体为金刚石），光谱分辨率为4cm-1，测试范围为4000～400 cm-1，扫描信号累加32次。 气相色谱质谱仪：气相色谱仪Agilent 6890N-5973 inert。 裂解条件：1mg的样品置于石英裂解管中。裂解温度500℃，持续10s。 色谱条件：DB-5MS，石英毛细柱（15m 0.25mm 0.25µm），升温程序为柱温40℃，保持3min，10℃/min升至260℃，保持5min，载气（He）流速1mL/min。 质谱条件：电子轰击离子源，电子能量70eV，离子源温度230℃，传输线温度280℃，质荷比m/z范围20～600。采用Nist107库谱进行搜索。未列出某些明显为杂质的化合物。 2 结果与讨论 2.1 两种纤维的红外光谱分析

图1是两种纤维的红外光谱图，从宏观来看两种纤维的红外谱图极其相似。将实验结果与我们以前测得的各种纤维的标准谱图进行比对，发现未知纤维与芳香族聚酯纤维的谱图匹配度非常好，达到80%以上。 苯环和酯键是芳香族聚酯纤维的大分子特征官能团，也是红外吸收光谱产生的主要原因。其中苯环有三个特征吸收带：苯环上的C-H在3000cm-1附近的伸缩振动，650～900cm-1处的面外弯曲振动和1650～1450cm-1处苯环骨架振动。但是由于采用ATR附件，在高波数段红外的穿透深度很浅，因此3000cm-1的吸收峰不很明显。酯有两种吸收带，一是羰基在1740cm-1左右的伸缩振动，该吸收峰很强，但是由于苯环的共轭作用使得该峰右移至1710cm-1处，另一吸收峰是由C-O-C的伸缩振动引起的，其中C-O键的非对称振动发

生在1240cm-1处，此峰吸收强度大而宽。 2.2 两种纤维的色谱图和特征质谱峰

钱和生[7]详细分析了芳香族聚酯纤维的热分解机理和热分解主要产物（如图2所示）。提出聚酯纤维裂解时断裂点一般发生在酯键位置，产生相应的烯烃酯。因此，我们可以通过观察纤维裂解后产生的烯烃酯的种类来鉴别聚酯纤维。

图3是500℃时A纤维裂解的总离子流色谱图。A纤维裂解产物以及相对强度见表1。结果表明，500℃时最主要的裂解产物分别是：苯甲酸（相对强度100%），邻苯二甲酸丙烯酯（67.63%），苯甲酸丙烯酯（60.35%），1-苯基-1，2丙二酮（36.87%），对苯二甲酸二丙烯酯（19.32%）。A纤维的裂解产物主要为苯甲酸丙烯酯，因此A纤维为对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）。表1 500℃时A纤维裂解特征质谱峰以及峰相对强度

No	相对时间/min	化合物	分子式	分子量	相对强度/%
1	3.158	1-丙烯基苯（Benzene,1-propenyl）	C9H10	118	0.18%
2	3.297	2-丙烯基苯(Benzene,2-propenyl)	C9H10	118	0.37%
3	3.976	苯酚(Phenol)	C6H6O	94	0.20%
4	4.782	3-丁烯基苯(Benzene,3-butenyl)	C10H12	132	1.54%
5	6.352	1-苯基-1，2丙二酮(1，2-propanedione,1-phenyl)	C9H8O2	148	36.87%
7	6.760	苯甲酸乙酯（Benzoic acid,ethyl ester）	C9H10O2	150	3.49%
8	8.268	苯甲酸丙烯酯(Benzoic acid, 2-propenyl ester)	C10H10O2	162	60.35%
9	8.829	苯甲酸(Benzene carboxylic acid)	C7H6O2	122	100.00%
10	9.897	对甲基苯甲酸(Benzene acid,4-methyl)	C8H8O2	136	8.19%
11	9.967	联苯(Biphenyl)	C12H10	154	0.07%
12	10.462	对乙基苯甲酸(4-Ethyl benzoic acid)	C9H10O2	150	0.60%
13	10.890	对乙烯基苯甲酸(4-Vinyl benzoic acid)	C9H8O2	148	4.52%
14	11.542	1-苯基丁烯酸(trans-4-phenyl-3-butenoic acid)	C10H10O2	162	2.41%
15	13.368	对苯二甲酸二丙烯酯 (1,4-Benzenedicarboxylic acid, di-2 propenyl ester)	C14H14O4	246	19.32%
16	14.895	邻苯二甲酸二丙烯酯(Dially isophthalate)	C14H14O4	246	67.63%

图4是500℃时B纤维裂解的总离子流色谱图。B纤维裂解产物以及相对强度见表2。结果表明，500℃时B纤维的主要裂解产物分别为：苯甲酸乙烯酯

（相对强度100%），苯甲酸（67.55%），4-乙酰基苯甲酸（94.16%），二苯甲酸-1，2-乙二醇酯（11.45%），苯乙烯（10.37%）。B纤维的裂解产物主要为苯甲酸乙烯酯，因此B纤维为对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。表2 500℃时B纤维裂解特征质谱峰以及峰相对强度

No	相对时间/min	化合物	分子式	分子量	相对强度/%
1	6.894	苯乙烯	C8H8	104	10.37%
2	9.478	苯乙醛	C8H8O	120	2.72%
3	10.924	苯甲酸乙烯酯	C9H8O2	148	100.00%
4	11.451	苯甲酸乙酯	C9H10O2	150	2.23%
5	11.648	苯甲酸	C7H6O2	122	67.55%
7	14.324	对乙基苯甲酸	C9H10O2	150	3.60%
8	14.666	对乙烯基苯甲酸	C9H8O2	148	4.16%
9	17.046	邻苯二甲酸乙酯	C12H14O4	222	5.77%
10	17.184	对苯二甲酸乙酯	C12H14O4	222	3.62%
11	17.421	4-乙酰基苯甲酸	C9H8O3	164	94.16%
12	22.773	二苯基酸-1，2-乙二醇酯	C16H14O4	270	11.45%

3 结论 (1)两种纤维的红外光谱图都具有明显的酯键伸缩振动吸收峰和苯环上C-H面外振动弯曲吸收峰，因此可以确定纤维为芳香族聚酯类纤维。 (2)A纤维的裂解产物主要为苯甲酸丙烯酯，B纤维为苯甲酸乙烯酯，因此可以确定A和B纤维分别为聚对苯二甲酸丙二醇（即PTT）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（即PET）。 (3)红外光谱和热裂解气相色谱质谱联用技术能够快速、准确鉴别聚酯纤维，在纤维检测工作中具有实际运用价值。在将来的研究中还可以采用该技术探索聚酰胺类纤维（尼龙6和尼龙66）的鉴别方法。 （作者单位：广州市纤维产品检测院，本项目为国家质检总局计划项目，项目编号：2006QK86.）