傅立叶红外光谱(ATR) 法鉴别聚氨酯和聚氯乙烯革

周洪涛，李　洪，孙琳琳，冷爱平，孙献国

(1 烟台市产品质量监督检验所，山东烟台 264003；2 国家机动车配件产品质量监督检验中心，山东烟台 264003)



傅立叶红外光谱(ATR) 法鉴别聚氨酯和聚氯乙烯革

周洪涛1，2，李洪1，2，孙琳琳1，2，冷爱平1，孙献国1

(1 烟台市产品质量监督检验所，山东烟台 264003；2 国家机动车配件产品质量监督检验中心，山东烟台 264003)

摘要：生活中人们仅从外观上很难鉴别聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)两种人造革。试验利用傅立叶红外光谱(ATR)法对送检的两件手提包人造革样品的材质进行快速鉴别。结果表明，傅立叶红外光谱(ATR)分析技术作为人造革有机结构分析的一个重要工具，具有快速、简便、样品用量少、结果准确可靠等优点。

关键词：聚氨酯，聚氯乙烯，红外光谱，ATR，波数

人们一般把真皮以外的合成革如：聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)革统称为人造革或仿皮，都是塑料中的一种。平时人们用的各种手提包、挎包等的用的最广泛的材料就是聚氨酯和聚氯乙烯革。其中，聚氨酯革在制造工艺上比聚氯乙烯革要复杂一些，且聚氨酯革的物理性能要比聚氯乙烯革好，耐曲折、柔软度好、抗拉强度大、具有透气性。聚氨酯革的价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价格要比聚氯乙烯革要高2～3倍。

生活中人们购买包时，仅从外观上很难鉴别这两种人造革。本文试验采用傅立叶红外光谱(ATR)法对送检的两个手提包的材质进行快速鉴别。通过傅立叶变换红外光谱仪得到送检手提包样品的特征红外光谱图，根据样品谱图的特征吸收峰位置鉴别出手提包样品为何种材质。红外光谱分析技术作为人造革有机结构分析的一个重要工具，具有快速、简便、样品用量少、结果准确可靠等优点[1-3]。

1实验内容

1.1实验仪器设备

傅立叶红外光谱仪(Nicolet 6700)，水平ATR附件。

1.2实验样品

客户送检两件手提包样品。

1.3实验目的

快速鉴别两件手提包样品的材质(1号、2号)。

1.4实验步骤

(1)设定仪器实验参数：扫描范围设定为4000cm-1～650cm-1，扫描次数设定为32次，分辨率设定为4cm-1，然后扫描一个背景光谱。

(2)手提包样品可直接置于水平ATR附件的Ge晶体表面上，盖住Ge晶体(直径约2mm)即可，压头压平，无需对样品制样。

(3)每件样品扫描约1min，即可采集到手提包样品的红外光谱谱图，见图1、图2。

(4) 进行红外光谱谱图处理。

图1　1号样品红外谱图

图2　2号样品红外谱图

2结果分析

根据聚氯乙烯的红外标准谱图(图3)可知，聚氯乙烯的红外光谱在2910cm-1、1425cm-1、1333cm-1、1253cm-1、1196cm-1和692cm-1等波数附近存在特征峰[4-5]。在聚氯乙烯的红外光谱图中，强谱带最大出现在1253cm-1附近，这是由于CH2相邻碳原子与一个氯原子连接所产生的摇摆振动引起的；在692cm-1附近处出现的C-Cl伸缩振动吸收峰是另一个显著特征。2910cm-1附近的谱带说明CH2的存在。因受到邻近氯原子的影响，CH2的弯曲振动谱带从1460cm-1向低频位移至1426cm-1附近，同时强度增加。1333cm-1是CH弯曲与CH2摇摆的合频振动，由于有氯原子在同一碳原子上而得到增强。此外，聚氯乙烯的红外光谱在1196cm-1处存在次甲基的伸缩振动吸收峰，在1100cm-1处有C-C伸缩振动谱带，在959cm-1处有CH2面内摇摆谱带。

图3　聚氯乙烯红外标准谱图(出自设备谱图库)

根据聚氨酯的红外标准谱图(图4)可知，聚氨酯的红外光谱在3332cm-1、1736cm-1、1600cm-1、1530cm-1和1250cm-1～1000cm-1等波数附近存在特征峰[6]，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N-H的伸缩振动，它的最强峰位于1736cm-1处附近，它属于C-O伸缩振动。1598cm-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，1050cm-1～1250cm-1之间有C-O的中等强度的宽吸收，为聚氨酯的特征吸收谱带。1600cm-1和1250cm-1～1000cm-1，这两处的峰是聚氨酯革的重要特征。

对比红外光谱图(图1～图4)，观察特征峰出现的位置，可得：图1与图4、图2与图3主要特征谱峰的位置整体上基本相符，均只存在微小的偏差。由此得出结论：图1与图4属于同一种物质，即1号样品为聚氨酯材质；图2与图3属于同一种物质，即2号样品为聚氯乙烯材质。

图4　聚氨酯红外标准谱图(出自设备谱图库)

3结论

使用傅立叶红外光谱(ATR)法测试手提包，样品用量小，不需对样品进行制样，属无损检验，不消耗检材，具有测试时间短、准确度高的特点，能快速准确地鉴别出人造革手提包的材质种类。本文试验方法能快速准确地鉴别手提包的材质，可以为提高手提包的质量监控能力提供一定的参考价值。

参考文献

[1] 翁诗甫.傅立叶变换红外光谱仪[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2] 阎巍，张金庄.傅立叶红外光谱(ATR)法检验纺织纤维[J].辽宁警专学报，2007，6(46)：35-37.

[3] 潘纯华，张卫红，陈芬，等.ATR红外光谱法在高分子材料表面成份分析上的应用[J].广州化工，2000，28(3)：34-36.

[4] 杨震，毛小慧，吕琦，等.PU和PVC革的全反射红外光谱法鉴别[J].中国皮革，2013，42(5)：1-6.

[5] 杨友红，王云发，闻春香.红外光谱法鉴别PVC革和PU革[J].产业用纺织品，2010，233(2)：41-47.

[6] 李杰妹，黄瑞，吕小王，等.傅里叶变换红外光谱技术在聚氨酯行业中的应用进展[J].化学推进剂与高分子材料，2008，6(6)：30-38.

中图分类号：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