黑色鞋带纤维种类的分析鉴别

周 娟，吕荫妮，熊甜丽，史晓凡

（1.阜阳市公安局，安徽 阜阳 236000；2.中国刑事警察学院，辽宁 沈阳 110035）

纺织纤维和纺织品是各种刑事案件和交通事故中常见微量物证之一。如凶杀案和强奸案的搏斗现场、抢劫案的缠斗现场、爆炸案的炸点周围等经常会有少量纺织纤维或纺织品残片残留；交通事故的事故车辆、当事人或其他客体上也经常有微量的纤维甚至呈粉末状态的纤维残留。纺织纤维种类鉴别的方法很多，主要有显微镜法、红外光谱法、拉曼光谱法、裂解气相色谱法等[1]。对于纺织纤维检材与比对样品异同的检验，除要进行纤维种类的分析外，还需对其上的染料进行检验。因为同种类的纺织纤维，可用多种染料染成外观相同或相近的颜色。常用于分析纤维上染料的方法有高效液相色谱法、薄层色谱法和显微分光光度法等[2-5]。

本文分别采用傅立叶变换红外光谱法（FTIR）和高效液相色谱法（HPLC）对24个不同款式、不同品牌鞋子的黑色鞋带纤维进行了分析。实验结果表明，红外光谱法与液相色谱法相结合是对各种案件中遗留的纤维检材与比对样品进行比对检验的有效方法。

1 材料与方法

1.1 样品

24个不同款式、不同品牌鞋的黑色鞋带样品如表1所示。

表1 24个黑色鞋带样品

1.2 试剂

N，N-二甲基甲酰胺（DMF）（分析纯），甲醇（色谱纯），纯净水。

1.3 仪器及条件

NICOLET 5700傅立叶变换红外光谱仪（美国赛默飞世尔科技公司），Smart Performer采样器。测定参数：扫描次数16；分辨率8 cm-1；扫描范围：4 000～650 cm-1；样品位置：%T 左显微镜；检测器：MCT/A；光阑5；自动增益。

美国Agilent1100series高效液相色谱仪；检测器：紫外-可见检测器；色谱柱：C18柱（150mm×3.9mm，4μm），检测波长：520 nm；柱温：30℃；流动相：甲醇-水（85:15V/V）；流速：1mL/min。

1.4 方法

1.4.1 鞋带纤维种类的FTIR分析

取少量鞋带纤维样品，用分离针将其分离成单丝，取单丝纤维样品于金刚石池上制样，然后进行傅立叶变换红外光谱分析。

1.4.2 鞋带纤维上染料的HPLC分析

以DMF为提取剂，对黑色鞋带纤维上的染料进行提取，所得染料提取液进样HPLC分析。

2 结果与讨论

2.1 鞋带纤维种类的分析

24个黑色鞋带样品的红外光谱有所不同，依据红外光谱特征的不同可分为三大类。第Ⅰ类有18个鞋带样品，红外光谱图中最强吸收峰在1 723 cm-1处，为酯基中C=O的伸缩振动峰；其次为1 248 cm-1、1100cm-1处C-O的对称、不对称伸缩振动峰；1616cm-1、1 577 cm-1、1 504 cm-1处有三个较弱苯环骨架振动峰；874 cm-1、729 cm-1处的吸收峰由苯环C-H的弯曲振动产生，由此可见第Ⅰ类鞋带的纤维属于聚酯纤维。第Ⅱ类为纤维素纤维，共有5个鞋带样品。其红外光谱特征是在3 345 cm-1处有一宽而强的O-H键伸缩振动峰，1024 cm-1处强、且有一些弱的肩峰的特征峰则是O-H的伸缩振动和C-O-C伸缩振动峰。第Ⅲ类仅有一个鞋带样品，红外光谱呈现出聚酯、纤维素纤维的共同特征。将其分离成单丝状后分别测定，得到了具有聚酯、纤维素纤维特征的红外光谱图（图 1，表 2）。

表2 鞋带的纤维种类分析结果

图1 三类鞋带纤维的FTIR图

2.2 鞋带纤维上染料的分析

不同种类纺织纤维的分子结构不同，所含官能团不同，对其进行染色时所用染料的类别不同。聚酯纤维常用分散染料染色，纤维素纤维常用还原、活性、直接等类别的染料进行染色。所用染料的种类不同，染料与纤维的结合能力不同，溶剂中的溶解性、色谱行为均会有所差异。

2.2.1 纤维上染料的可溶性

以DMF为提取剂对纤维上的染料进行提取实验，5 个纤维素纤维、1 个混纺纤维及 3、7、8、10、12、13、22号 7个聚酯纤维样品上的染料未能提取下来，其余11个聚酯类的鞋带纤维样品上的染料均得到了有效的提取。

2.2.2 纤维上染料的HPLC分析

11个聚酯类鞋带纤维上染料的色谱特征有所不同，依据染料提取液色谱图中色谱峰的数目、保留时间的异同可将其为五类（图2）。

图2 五类鞋带纤维样品上染料的HPLC图

第Ⅰ类有20号和23号2个样品，色谱图中有7个色谱峰，且各色谱峰的保留时间一一对应相近，但各色谱峰的峰高比或峰面积比有较大的差异，可相互鉴别；第Ⅱ类有4、11、21号3个样品，每个样品均有6个特征峰，其中4号和11号样品色谱峰的保留时间相近，但各色谱峰的峰面积比不同；21号样品各色谱峰的保留时间与4、11号样品有所不同（图3）；第Ⅲ类只有9号1个样品，色谱特征是有5个色谱峰；第Ⅳ类有3个样品，分别是1、5、16号样品，色谱图中均有4个特征峰，但3个样品色谱峰的保留时间、各色谱峰的峰高比均有明显差别，可一一鉴别；第Ⅴ类有6号和19号2个样品，色谱图中均有3个特征峰，但各特征峰的保留时间、峰形差异显著（图4）。

图3 四个鞋带纤维样品上染料的HPLC图

图4 两个鞋带纤维样品上染料的HPLC图

3 结论

同类纺织纤维的分子结构相同，但不同厂家的生产工艺、原料的差异会导致纤维大分子的分子量、聚合度、结晶度等有所不同，因此其红外光谱特征会有所差异，但差异不显著。同类同色的纺织纤维，其上的染料组成会有所不同，所得色谱图中色谱峰的峰数、保留时间及峰面积比的差异明显。因此，在对各种案件中的纤维检材与比对样品进行比对分析时，必须进行纤维种类和纤维上染料两个方面的检验。

[1]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（46）:35-37.

[2]李心倩，史晓凡，齐宝坤.合成纤维上染料的色谱分析法[J].中国刑警学院学报，2006（2）:54-55.

[3]史晓凡，许英健，李洪亮.涤纶纤维上分散染料的液质分析[J].刑事技术，2012（1）:35-37.

[4]龚利斌，姜传国，周超峰，等.高效液相色谱法分析涤纶纺织纤维中分散红染料[J].警察技术，2012（2）：36-38.

[5]史晓凡，齐宝坤，王景翰，等.棉涤混纺纤维上染料的HPLC分析[J].广东公安科技，2002（1）：14-16.