作者：王建滨 刘世玲 任晓慧 （王建滨，邯郸市纤维检验所；刘世玲、任晓慧，河北工程大学）
摘要：简述了傅立叶红外光谱在纤维检验中的基本原理和应用，重点介绍了显微镜、漫反射、多次和单次衰减全反射等附件的应用，及其在纤维红外光谱鉴定中的特点。
关键词：傅立叶红外光谱；红外附件；纤维检验
红外光谱法是分析纤维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世纪80年代以来，傅里叶变换红外光谱（Fourier transformation infrared spectroscopy，FTIR）的发展使一度停滞的红外光谱技术复兴并走向繁荣，随着傅立叶变换红外光谱仪及其附件的不断完善和发展，使得纤维的FTIR测定在用样量少、制样简单或根本无需制样的情况下，即可进行迅速、准确和灵敏的分析，为纤维定性、定量检验提供了极大的便利。
1 FTIR在纤维检验中的基本原理
与紫外光谱和荧光光谱等其他光谱相比，纤维等聚合物中每一个单体都是生色团，即能产生红外吸收。当连续波长的红外光辐射到纤维样品时，纤维分子就会选择吸收与其所含官能团固有振动（伸缩振动，面内弯曲，面外弯曲等）频率相等的红外光，发生振动能级和转动能级的跃迁，从而产生红外吸收光谱。不同纤维的官能团不同，或单体的连接方式和空间相对关系不同，其产生的红外吸收峰的峰位和强度都会有所差异，因而可以将不同的纤维鉴别出来。传统的色散型红外光谱仪，由于其分辨率不高，随着干涉型傅立叶变换红外光谱仪的商品化和普及，正在逐渐被取代。FTIR光谱仪由光学台和计算机组成，光学台将测得的样品信息以干涉图的形式输入计算机，进行傅立叶数学变换，最后将干涉图还原为红外光谱图，其特点是操作简便、分辨率好、灵敏度高和扫描速度快等，因而在纤维的定性定量检验中有着广阔的应用前景。
纤维种类繁多，一般可分为天然纤维和化学纤维两大类。天然纤维来自于自然界，如棉、麻、毛、丝等；化学纤维是通过单体聚合或化学改性制成的纤维，如涤纶、锦纶、丙纶、氯纶、醋酸纤维、粘胶纤维等。对于它们的鉴别，虽然有形态特征和理化性质鉴定等多种手段，但红外光谱无疑是从分子水平上进行快速本质鉴定的最好方法。常见的纤 维红外光谱鉴定特征如下表所示[1]。
在实际应用中，往往只需要部分特征峰即可将纤维鉴别出来，例如利用2400 cm-1附近的-CN的振动吸收，可以快速地将腈纶鉴别出来。当然，如果利用标准谱图库进行匹配检索将会更为迅捷可靠的得出结果，而对于混纺等复杂样品，经验的积累则更为重要，需要说明的是，上表中的吸收峰波数在不同仪器和不同条件下会有所变化，要根据实际情况，灵活运用。
2 纤维FTIR检验中的技术应用
2.1 FTIR透射光谱技术
常规FTIR透射光谱分析鉴定已成为纤维检验最广泛的应用技术之一。不仅可以鉴定未知纤维的种属，还可以对于已知种属的纤维，根据指纹区吸收峰位的细微差别区分生产厂家，以及进行混纺率的定量测定等。在纤维检验实践中，该方法应用较多，已日趋成熟[2-3]。透射红外光谱的分析，重点是样品的制样过程，必须根据样品的状态性质选择适当的制样方法，否则就会得不到预期的效果。在纤维检验中，常用的制样方法有：溴化钾制片法，溶解铸膜法和熔融铸膜法。不同的制样方法适用于不同的纤维，但存在制样繁琐麻烦，分析周期长等缺点。近些年来，各种现代化红外附件的成功应用，为FTIR纤维检测提供了极大的便利。
2.2显微红外光谱技术
红外显微镜作为红外光谱仪的一个附件，使得测定单根纤维成为可能。红外显微镜分为反射式和透射式两种，一般使用反射式测量纤维。显微傅立叶变换红外光谱法是一种微量分析技术，具有能量损失小，分辨率、信噪比高，检测限低，分析速度快等优点。在纤维检验中能够进行种类鉴别，同时能够鉴别单根双组分纤维的成分，从而为各种混纺纤维的鉴别提供了简便有效的方法。显微红外分析技术在研究高聚物的二向色性方面有其独特的优点，用此技术可研究单根纤维微区的拉伸取向情况[4-5]。若结合无基质微量采样附件金刚石池（DAC），对单根纤维或痕量纤维进行检验，则可以排除空气中水和二氧化碳的干扰，效果非常理想[6]。
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