傅立葉紅外光譜(ATR) 法鑒別聚氨酯和聚氯乙烯革

周洪濤，李　洪，孫琳琳，冷愛平，孫獻國

(1 煙臺市產品質量監督檢驗所，山東煙臺 264003；2 國家機動車配件產品質量監督檢驗中心，山東煙臺 264003)

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傅立葉紅外光譜(ATR) 法鑒別聚氨酯和聚氯乙烯革

周洪濤1，2，李洪1，2，孫琳琳1，2，冷愛平1，孫獻國1

(1 煙臺市產品質量監督檢驗所，山東煙臺 264003；2 國家機動車配件產品質量監督檢驗中心，山東煙臺 264003)

摘要：生活中人們僅從外觀上很難鑒別聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)兩種人造革。試驗利用傅立葉紅外光譜(ATR)法對送檢的兩件手提包人造革樣品的材質進行快速鑒別。結果表明，傅立葉紅外光譜(ATR)分析技術作為人造革有機結構分析的一個重要工具，具有快速、簡便、樣品用量少、結果準確可靠等優點。

關鍵詞：聚氨酯，聚氯乙烯，紅外光譜，ATR，波數

人們一般把真皮以外的合成革如：聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)革統稱為人造革或仿皮，都是塑料中的一種。平時人們用的各種手提包、挎包等的用的最廣泛的材料就是聚氨酯和聚氯乙烯革。其中，聚氨酯革在制造工藝上比聚氯乙烯革要復雜一些，且聚氨酯革的物理性能要比聚氯乙烯革好，耐曲折、柔軟度好、抗拉強度大、具有透氣性。聚氨酯革的價格比聚氯乙烯革要高一倍以上，某些特殊要求的聚氨酯革的價格要比聚氯乙烯革要高2～3倍。

生活中人們購買包時，僅從外觀上很難鑒別這兩種人造革。本文試驗采用傅立葉紅外光譜(ATR)法對送檢的兩個手提包的材質進行快速鑒別。通過傅立葉變換紅外光譜儀得到送檢手提包樣品的特征紅外光譜圖，根據樣品譜圖的特征吸收峰位置鑒別出手提包樣品為何種材質。紅外光譜分析技術作為人造革有機結構分析的一個重要工具，具有快速、簡便、樣品用量少、結果準確可靠等優點[1-3]。

1實驗內容

1.1實驗儀器設備

傅立葉紅外光譜儀(Nicolet 6700)，水平ATR附件。

1.2實驗樣品

客戶送檢兩件手提包樣品。

1.3實驗目的

快速鑒別兩件手提包樣品的材質(1號、2號)。

1.4實驗步驟

(1)設定儀器實驗參數：掃描范圍設定為4000cm-1～650cm-1，掃描次數設定為32次，分辨率設定為4cm-1，然后掃描一個背景光譜。

(2)手提包樣品可直接置于水平ATR附件的Ge晶體表面上，蓋住Ge晶體(直徑約2mm)即可，壓頭壓平，無需對樣品制樣。

(3)每件樣品掃描約1min，即可采集到手提包樣品的紅外光譜譜圖，見圖1、圖2。

(4) 進行紅外光譜譜圖處理。

圖1　1號樣品紅外譜圖

圖2　2號樣品紅外譜圖

2結果分析

根據聚氯乙烯的紅外標準譜圖(圖3)可知，聚氯乙烯的紅外光譜在2910cm-1、1425cm-1、1333cm-1、1253cm-1、1196cm-1和692cm-1等波數附近存在特征峰[4-5]。在聚氯乙烯的紅外光譜圖中，強譜帶最大出現在1253cm-1附近，這是由于CH2相鄰碳原子與一個氯原子連接所產生的搖擺振動引起的；在692cm-1附近處出現的C-Cl伸縮振動吸收峰是另一個顯著特征。2910cm-1附近的譜帶說明CH2的存在。因受到鄰近氯原子的影響，CH2的彎曲振動譜帶從1460cm-1向低頻位移至1426cm-1附近，同時強度增加。1333cm-1是CH彎曲與CH2搖擺的合頻振動，由于有氯原子在同一碳原子上而得到增強。此外，聚氯乙烯的紅外光譜在1196cm-1處存在次甲基的伸縮振動吸收峰，在1100cm-1處有C-C伸縮振動譜帶，在959cm-1處有CH2面內搖擺譜帶。

圖3　聚氯乙烯紅外標準譜圖(出自設備譜圖庫)

根據聚氨酯的紅外標準譜圖(圖4)可知，聚氨酯的紅外光譜在3332cm-1、1736cm-1、1600cm-1、1530cm-1和1250cm-1～1000cm-1等波數附近存在特征峰[6]，主要特征峰是由氨基和羰基所產生的。其中，位于3332cm-1處的峰歸屬N-H的伸縮振動，它的最強峰位于1736cm-1處附近，它屬于C-O伸縮振動。1598cm-1處的峰是N-H的彎曲振動特征吸收峰，1530cm-1的吸收峰為氨基甲酸酯結構中N-H彎曲振動和C-N伸縮振動的組合吸收峰，1050cm-1～1250cm-1之間有C-O的中等強度的寬吸收，為聚氨酯的特征吸收譜帶。1600cm-1和1250cm-1～1000cm-1，這兩處的峰是聚氨酯革的重要特征。

對比紅外光譜圖(圖1～圖4)，觀察特征峰出現的位置，可得：圖1與圖4、圖2與圖3主要特征譜峰的位置整體上基本相符，均只存在微小的偏差。由此得出結論：圖1與圖4屬于同一種物質，即1號樣品為聚氨酯材質；圖2與圖3屬于同一種物質，即2號樣品為聚氯乙烯材質。

圖4　聚氨酯紅外標準譜圖(出自設備譜圖庫)

3結論

使用傅立葉紅外光譜(ATR)法測試手提包，樣品用量小，不需對樣品進行制樣，屬無損檢驗，不消耗檢材，具有測試時間短、準確度高的特點，能快速準確地鑒別出人造革手提包的材質種類。本文試驗方法能快速準確地鑒別手提包的材質，可以為提高手提包的質量監控能力提供一定的參考價值。

參考文獻

[1] 翁詩甫.傅立葉變換紅外光譜儀[M].北京：化學工業出版社，2005.

[2] 閻巍，張金莊.傅立葉紅外光譜(ATR)法檢驗紡織纖維[J].遼寧警專學報，2007，6(46)：35-37.

[3] 潘純華，張衛紅，陳芬，等.ATR紅外光譜法在高分子材料表面成份分析上的應用[J].廣州化工，2000，28(3)：34-36.

[4] 楊震，毛小慧，呂琦，等.PU和PVC革的全反射紅外光譜法鑒別[J].中國皮革，2013，42(5)：1-6.

[5] 楊友紅，王云發，聞春香.紅外光譜法鑒別PVC革和PU革[J].產業用紡織品，2010，233(2)：41-47.

[6] 李杰妹，黃瑞，呂小王，等.傅里葉變換紅外光譜技術在聚氨酯行業中的應用進展[J].化學推進劑與高分子材料，2008，6(6)：30-38.

中圖分類號：TQ207+.4

Identification of Polyurethane and Polyvinyl Chloride Leather with Fourier Transform Infrared Spectroscopy(ATR)

ZHOU Hong-tao1，2，LI Hong1，2，SUN Lin-lin1，2，LENG Ai-ping1，SUN Xian-guo1

(1 Yantai Institute for Quality Supervision & Inspection of Product，Yantai 264003，Shandong，China；2 National Center of Quality Supervision and Inspection for Automobile Fittings of China，Yantai 264003，Shandong，China)

Abstract：For two kinds of artificial leather polyurethane and polyvinyl chloride，it is difficult to distinguish only from appearance. The identification method test for two submitted artificial leather handbags samples by FTIR Spectroscopy(ATR) was studied. The results indicated that as an important tool in the analysis of the organic structure of the artificial leather，this method (ATR) has some advantages such as fast，convenient，less sample needed，accurate and reliable experimental results etc.

Key words：polyurethane，polyvinyl chloride，handbag，infrared spectroscopy，ATR，wave number