[发明专利]一种基于拉曼光谱定性鉴别纺织纤维的方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织材料领域，具体地说涉及一种利用激光拉曼光谱对纺织纤维进行定性鉴别的方法。

背景技术

我国作为纺织大国，其纺织品出口量占世界第一。对各地出入境检验检疫局而言，纺织品出口检验工作繁重，而纺织品纤维含量检测又是法定检验的重要项目。目前，在纺织品含量定性分析中，一般采用下列纺织行业标准：

FZ/T 01057.1-1999《纺织纤维定性鉴别  一般说明》；

FZ/T 01057.2-1999《纺织纤维定性鉴别  燃烧试验方法》；

FZ/T 01057.3-1999《纺织纤维定性鉴别  显微镜观察方法》；

FZ/T 01057.4-1999《纺织纤维定性鉴别  化学溶解方法》；

FZ/T 01057.5-1999《纺织纤维定性鉴别  着色试验方法》；

FZ/T 01057.6-1999《纺织纤维定性鉴别  含氮和含氯呈色试验方法》；

FZ/T 01057.7-1999《纺织纤维定性鉴别  熔点试验方法》；

FZ/T 01057.8-1999《纺织纤维定性鉴别  红外吸收光谱试验方法》。

上述标准明确规定了对纺织纤维定性检验的方法，如显微镜观察法、燃烧法、化学溶解法、熔点试验法、红外光谱分析法等。

在目前实验室常用的检验方法中，显微镜观察、燃烧等方法判断织物都有一定的局限性，只能定性鉴别天然纤维或合成纤维大类；对于大部分织物，尤其是合成纤维的混纺织物，只能采用化学溶解法进行判断。而采用化学溶解法进行分析时，常需使用剧毒的有机溶剂，如苯酚、二甲基甲酰胺等，不仅对实验人员身体健康有害，污染大气环境，而且操作繁琐，耗时很长。因此无论从工作环境还是效率来说，都不能令人满意。红外吸收光谱法虽然能准确定性鉴别纺织纤维，但对测试环境温湿度要求相当高，样品制作也很麻烦，检测周期较长，不能满足快速检测的要求。

为此，如何在人力、试验场地、试验仪器等有限的条件下，采用环保、快速的检验方法有效而准确地检测纺织品纤维含量，已成为各类纺织品检验实验室一直追求的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无损、环保而快速的基于拉曼光谱定性鉴别纺织纤维的方法，以解决现有技术存在的局限。

本发明所提出的基于拉曼光谱定性鉴别纺织纤维的方法，包括以下步骤：

1)用拉曼光谱仪直接获取纺织品的激光拉曼谱图；

2)对纺织品的拉曼谱图进行基线校正，消除荧光背景；

3)对基线校正后的拉曼谱图进行最大值归一化，再利用纺织品谱图特征峰对纺织纤维进行定性鉴别。

然而，激光拉曼光谱易受多种干扰影响，例如：荧光背景、激光器光强、光检测器与面料之间的距离、光检测器灵敏度与分辨率等。为尽可能减少荧光背景的干扰，拉曼光谱仪的激发光源宜选用中心波长处于785～1064nm之间的近红外窄带稳频激光器。为确保特征峰清晰，宜选用分辨率小于10cm^-1的拉曼光谱仪。

本发明中所说的基线校正，其步骤如下：

1)采用移动窗口多项式微分算法，求取原始拉曼谱图的一阶微分光谱；

2)对一阶微分光谱进行自动分段，除起点与终点外，中间分段点的选择应满足：每个分段点的邻域内不存在有效谱图信号，所说的领域是指以该点为中心、半窗宽为w的2×w+1个数据；

3)对一阶微分分段光谱进行零均值化变换，设某段一阶微分光谱为{d(k)|k＝i₁，i₂，L，i_n}，变换后的一阶微分光谱为{d(k)-d₀|k＝i₁，i₂，L，i_n}，其中d₀为该段一阶微分光谱的算术平均值，in为光谱数据点数；

4)对分段零均值化的微分光谱进行积分运算，获得基线校正后的拉曼光谱。

本发明的有益效果在于：该鉴别方法需要样品量少，样品无需前处理，测试时间短，测试结果准确，测试过程对样品无损，不产生化学污染物，具有实用价值，适宜于对各类纺织品的纤维定性鉴别。

附图说明

图1是用拉曼光谱仪直接获取的六种被测纺织纤维的拉曼光谱，其中：a)为纯棉，b)为锦纶，c)为涤纶，d)为晴纶，e)为羊毛，f)为真丝；

图2纯棉拉曼光谱的处理过程，其中：a)中虚线为一阶微分光谱，b)为经基线校正后的拉曼光谱；