纺织纤维成分分析检测？拉曼光谱技术了解一下！

【导读】之前我们已经多次介绍过拉曼光谱技术在食品质量检测、保健品和化妆品鉴定、防爆安检以及文物鉴定分析中的实际应用案例，这次主要介绍一下可能大家不太熟悉的拉曼光谱技术在纺织领域的应用和发展。

拉曼光谱是一种光散射光谱，1928年印度物理学家拉曼首次发现拉曼散射效应（即当光穿过透明介质被分子散射的光发生频率变化），其所形成的光谱因此被命名为拉曼光谱。近年来，随着科技的发展和仪器的进步，拉曼光谱技术应用也获得飞速发展，已经广泛应用于食品安全检测、文物考古、法庭科学、医学检测、宝石鉴定以及纺织纤维检测等领域。

常用拉曼光谱技术

A、傅立叶变换拉曼光谱技术

傅立叶变换拉曼光谱技术是利用傅立叶变换技术对信号进行处理和收集，并通过多次叠加得到信噪比较高的拉曼光谱图。一般采用1064nm的近红外激光作为激发光源，分子的荧光不被激发，避免了许多样品拉曼光谱中的荧光干扰，近90%的化合物可获得拉曼光谱，对荧光强、颜色深的样品更适用。这种技术克服了荧光干扰，具有测量波段宽、热效应小、光谱频率精度高等优点，且具有多通路的特点，能同时测定所有频率。

B、显微共焦拉曼光谱技术

显微共焦拉曼光谱技术是在光路形成过程中引入了共焦显微镜，消除了来自样品离焦区域的杂散光，形成空间滤波，使测试样品可小到1μm的量级。通过两根光导纤维将显微镜与拉曼光谱仪组合起来，可将激发光的光斑聚焦到微米量级，进而对样品的微区进行精确分析，通过CCD和一个TV监视仪，可以选择有关分析所感兴趣的任何样品的任意部位，整个过程非常直观，易于进行观察和控制。

C、表面增强拉曼光谱技术

表面增强拉曼主要用于吸附物质的性质、状态研究。表面增强拉曼散射（SERS）效应是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中，吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射（NRS）信号大大增强的现象，其拉曼强度可增强1000~1000000倍。表面增强拉曼具有极髙的灵敏度和选择性，可以获得常规拉曼光谱所不易得到的结构信息，被广泛用于表面研究，吸附界面表面状态研究，生物大小分子的界面取向及构型，构象研究和结构分析等，可以有效分析化合物在界面的吸附取向，吸附态的变化和界面信息等。

D、激光共振拉曼光谱技术

共振拉曼光谱（RRS）是基于共振原理发展而来的拉曼技术，它产生激光频率与待测分析物分子的某个电子吸收峰接近或重合时，这一分子的某个或几个特征拉曼谱带强度可达到正常拉曼谱带的10000~1000000倍，从而观察到正常拉曼效应中难以出现的、其强度可与基频相比拟的泛音及组合振动光谱，克服了常规拉曼灵敏度低的缺点，具有所需样品浓度低，反映结构的信息量大等优点。与正常拉曼光谱相比，共振拉曼光谱灵敏度高，可检测低浓度和微量样品，尤其适合于对生物大分子样品的检测。

拉曼光谱技术在纺织领域的应用

1、纺织纤维定性定量分析

目前纺织纤维定性检测方法有显微镜观察法、燃烧法、化学溶解法、药品着色法、熔点试验法和红外吸收光谱法等。但这些方法都有一定的局限性。显微镜观察法和燃烧法只能鉴别天然纤维或合成纤维；化学溶解法虽然能鉴别混纺产品，但其使用的有机溶剂对检测人员身体健康有影响，而且还污染环境；红外吸收光谱对测试环境温度要求相当高，制样复杂，检测周期长，不能满足快速检测的要求。而拉曼光谱是一种振动光谱，只与物质自身的结构相关；拉曼光谱技术对样品无接触、无损伤和无需制样，可提供快速、简便无损伤的定性定量分析。

采用拉曼光谱分析法，通过对纺织纤维原始拉曼谱图的特性分析，经过光谱预处理得到信噪比更髙的标准拉曼谱图，建立拉曼谱图特征表数据库，可实现对纺织纤维的定性鉴别。通过直接测取织物、纱线或纤维的拉曼光谱图，结合光谱预处理技术与特征峰提取、匹配识别定性鉴别涤纶、腈纶、锦纶和粘胶等纤维，并通过对94份测试样品的测试验证了算法的有效性。对照分析纤维素纤维、合成纤维和吸水性纤维等典型纺织纤维的红外光谱和拉曼光谱图，结果表明红外光谱法及拉曼光谱法均可实现无损纺织品纤维定性鉴别，与红外光谱法相比，拉曼光谱法操作更省力省时，更方便快捷。

2、纺织纤维结构分析

拉曼位移的大小只与分子的能级结构有关，即拉曼位移就是分子的振动频率或转动频率，不同物质的分子具有不同的能级结构，因而具有不同的拉曼位移、拉曼线谱数目和拉曼相对强度，这是分子结构分析的基础。

利用拉曼光谱研究碳纤维结构，通过所得碳纤维的R值与La之间存在的线性关系表征碳纤维的结构。同时借助显微共聚焦拉曼光谱技术，分析碳纤维的微观结构，还可对碳纤维单丝微滴复合材料的界面性能进行一定的研究。利用激光显微拉曼光谱技术对山羊绒和羊毛纤维的结构进行研究，表明该技术能有效、方便地相对定量比较和研究山羊绒、羊毛纤维的二硫键含量、蛋白质分子链的二级结构及聚集态结构等。

3、纺织品染料鉴定

随着人们对纺织品功能性和美观性要求的增加，大多数纺织品都经过染色处理和功能性整理。纺织品经过染料和整理剂处理后，会在原有拉曼光谱图中引入染料及整理剂的拉曼特征峰，其特征峰会因为引入染料的种类的不同、引入量的不同而发生很大的变化，故可通过拉曼光谱技术辨别纺织品印染所用的染料。

染料中的偶氮化合物使纺织品色彩艳丽多姿，但在其合成和分解过程中的中间产物则都有致癌作用，所以对偶氮化合物的检测已经成为一个重要的检测指标。利用近红外傅里叶变换拉曼光谱技术对27种染色纤维样品进行检验，同时得到它们的本底纤维和染料的拉曼谱图,然后利用计算机谱图处理程序进行拉曼差谱处理，获得了染色纤维上染料的拉曼谱图，由此实现了对纤维上染料的鉴定，并根据染料分子的拉曼特征将24种染色纤维按局部特征结构分为7类，更有助于对同色纤维上染料的鉴别。通过显微激光拉曼光谱技术鉴别直接染料及其染色纤维，研究表明拉曼光谱是无损检验染料及其染色纤维的有效手段，染色纤维的拉曼光谱基本反映的是染料的拉曼信号。

4、纺织成分分析

利用傅里叶红外-拉曼光谱法鉴别了天然绿色棉和染色棉，依据光谱图的特性信息可以鉴别天然绿色棉和染色纤维。采用红外光谱和拉曼光谱定性分折不同方法制取的慈竹纤维化学成分的变化，以及离析过程中超声波处理对纤维化学成分的影响，经验证光谱法可以用于定性分析纤维的化学成分。

拉曼光谱因其快捷无损，无需制样，精细如指纹的特性被广泛应用于食品安全、物证检测、文物考古和宝石鉴定等领域，其在纺织领域的应用也是其发展的必然趋势之一，尤其是在纺织纤维检测方面，极大地弥补了传统方法的不足，因而具有很高的应用价值，也是纺织纤维检测技术不断进步和发展的证明。随着数据分析技术的不断进步，借助现代技术手段和仪器设备的发展，以及高新技术的加入和增强方法的研究，相信不久的将来，以拉曼光谱为核心技术的纺织纤维定性定量检测手段一定会在纺织领域大放异彩。

国家宝藏！浅谈文物鉴定分析中不可或缺的拉曼光谱应用

你了解应用于防爆、安检的拉曼光谱技术吗？

佳肴少不了粮油 检测还得靠拉曼

欢迎订阅拉曼学堂微信公众号

精彩分享

分享指南：看到精彩内容可点击右上角“…”，

发送给朋友，或分享到朋友圈

欢迎订阅

   关注拉曼学堂官方微信可查找往期内容

   微信公众账号：拉曼学堂或者lamanxuetang

    或者直接扫描下方二维码关注我们的微信公众号

   为您提供最新的拉曼行业资讯，拉曼行业应用服务