皮革材質鑑別方式研討論文

1（略）

目前使用最廣泛的人工皮革爲聚氨酯(PU)革、聚氯乙烯(PVC)革，還存在一些PU/PVC複合人造革(俗稱半PU革)。本實驗首先利用三維顯微鏡觀察了人工皮革塗層的橫截面結構，以便確定紅外分析部位，然後利用紅外光譜儀採集各種典型人工皮革塗層的紅外光譜，明確了各自主要特徵峯的歸屬，可以快速、準確鑑定人工皮革的材質。

2實驗部分

2．1主要儀器與試劑

VHX－1000E三維視頻顯微鏡，日本基恩士;E-QUINOX55傅立葉變換紅外光譜儀，德國BRUK-ER，分辨率4cm－1;衰減全反射(ATR)附件，晶體材料爲Ge，美國PIKE;P/N15515熱壓盤，阿特拉斯;溴化鉀(KBr)，無水乙醇，國產分析純。

2．2樣品

按加工工藝不同，由某廠家提供的普通PU革、鏡面PU革、絨面PU革若干種，普通PVC革、發泡PVC革、覆膜PVC革若干種，PU/PVC複合人造革。

2．3實驗方法

2．3．1用三維顯微鏡觀察各種人工皮革的橫截面結構。

2．3．2對於PU革，對塗層底層直接用ATR附件進行紅外掃描。

2．3．3對於PVC革，採用兩種方式進行掃描。方法一:對塗層底層直接用ATR附件進行紅外掃描。方法二:取樣品塗層少量，放於小燒杯中，加入適量無水乙醇浸泡24小時後，取出樣品塗層，採用熱壓成膜制樣法進行紅外掃描，另用玻璃棒沾取浸泡液均勻塗在KBr鹽片上，在紅外燈下將溶劑揮發後進行紅外掃描。

2．3．4對於PU/PVC複合人造革，分別對各層進行紅外掃描。

3結果與討論

3．1各種人工皮革橫截面顯微照片分析

爲了更清楚認識人工皮革的構成，採用三維顯微鏡初步研究了人工皮革的橫截面，包括基底層和塗層，以便爲紅外光譜法鑑定人工皮革的材質提供準確信息，避免誤判。由於受表面加工方式的影響，如塗飾、貼膜、磨砂、植絨等，樣品表面的材質不一定代表了人工皮革的材質，應根據具體情況綜合考慮。圖1爲各種典型人工皮革橫截面顯微照片。由顯微照片可以看出:(1)a、b、d中PU發泡層孔形爲海綿結構，c中PU發泡層孔形爲指形結構，泡孔連通性較好;f、g、h中PVC發泡層泡孔較粗，泡孔相對獨立。這主要是因爲PU革與PVC革的發泡原理不同造成的。(2)a、b中最外層爲緻密的表面層，以下爲泡孔層，泡孔層爲整個塗層的主體，應取泡孔層做紅外分析;c只有泡孔層，可直接做紅外分析;d表面爲植絨層，下層爲泡孔層，應取泡孔層做紅外分析;e、f應去除表面塗飾層做紅外分析;g、h爲明顯複合層結構，應分別對各層做紅外分析。

由以上分析可以建立未知人工皮革材質鑑定程序。首先，用顯微鏡觀察未知人工皮革橫截面狀況，明確其塗層結構。若塗層爲多層複合結構，應分別對各層進行紅外光譜測定。若塗層爲表面處理層(面層)和底層，僅對底層進行紅外光譜測定，具體程序按照2．3．2～2．3．3中的方法進行。然後依據PU革、PVC革塗層紅外參考譜圖進行材質鑑定。

3．2PU革紅外譜圖分析

分別對若干種PU革塗層底層(去除塗飾層)進行紅外光譜分析，發現所得譜圖主要有以下特徵:在3330cm－1，1730cm－1(或1695cm－1)，1530cm－1，，1220cm－1均有明顯吸收。據資料［2］記載，3330cm－1歸屬於—NH的伸縮振動，1730cm－1(或1695cm－1)歸屬於C=O的伸縮振動，1530cm－1歸屬於—CN的伸縮振動，1220cm－1歸屬於C—O的伸縮振動。圖2、3分別爲聚酯型PU革塗層、聚醚型PU革塗層的紅外譜圖。在聚酯型PU的紅外譜圖中，1730cm－1吸收帶很強，它是由酯和氨基甲酸酯兩種C=O吸收相重疊的結果，此外，在1250－1110cm－1之間有三個分離不太好的中等強度的寬吸收。在聚醚型PU的紅外譜圖中，醚鍵的吸收在1110cm－1［4］。PU革生產過程中，廠家會根據產品要求不同而選擇不同類型的聚氨酯，一般是幾種聚氨酯混合使用，因此譜圖中可能出現聚酯型PU和聚醚型PU疊加的效果［3］。對於不同種類的PU，由於使用的原料不同，或者即使原料相同但反應不同，其反應產物在結構上會有微小差異，這些差異雖然在光譜中也會表現出來，但作爲一類，聚氨基甲酸酯很容易由紅外光譜鑑定出來［4］。

3．3PVC革紅外譜圖分析

3．3．1初步定性分析

對PVC革塗層底層(去除塗飾層)直接用ATR附件進行紅外掃描，結果見圖4－a所示。一般軟質PVC製品中含有較多的酯類增塑劑及填料。在PVC革生產過程中，主要使用鄰苯二甲酸酯類增塑劑改善PVC的加工性能，同時添加填料CaCO3降低成本及提高強度，另外還加入少量穩定劑、發泡劑、潤滑劑等功能性助劑。因此，用直接掃描法得到的譜圖是各種成分綜合起來的結果，其中增塑劑和填料對PVC譜圖的干擾性較大。在圖4－a中，主要顯示的是酯類物質的特徵，1730cm－1是C=O的伸縮振動，1274cm－1是C—O—C的伸縮振動，這兩處爲強度相當的強吸收峯;1600cm－1，1580cm－1是苯環C=C的伸縮振動，1600cm－1，1580cm－1分裂爲等強度的雙峯，這是鄰苯二甲酸酯最特徵的地方［5］。876cm－1處中強峯爲CaCO3的特徵峯［6］，由此可見PVC革中存在填料CaCO3。當然也有PVC的特徵峯，如695cm－1和615cm－1處歸屬於C—Cl伸縮振動。所以初步推測樣品主體成分可能爲PVC。

3．3．2準確定性分析

將樣品塗層用無水乙醇浸泡後，樣品塗層明顯變硬，其熱壓膜的紅外譜圖中增塑劑的特徵峯明顯減弱。取浸泡液做紅外掃描，發現其紅外譜圖顯示爲增塑劑的特徵，證明樣品中的.增塑劑被溶解。爲了更準確顯示主體成分特徵，利用紅外光譜差減技術，將熱壓膜的紅外譜圖差減浸泡液的紅外譜圖，得到差減後的譜圖，見圖3－b所示。該圖顯示的主要是PVC的特徵，在2941cm－1處歸屬於飽和C－H伸縮振動，1427cm－1處歸屬於CH2變形振動，1333cm－1、1254cm－1處歸屬於CHCl中的C－H彎曲振動，在964cm－1處歸屬於CH2搖擺振動，在1099cm－1處歸屬於C－C伸縮振動，在695cm－1和615cm－1處歸屬於C—Cl伸縮振動。這些與PVC標準譜圖特徵峯位置一致［7］，不同之處爲876cm－1處仍存在CaCO3的特徵峯，以及1427cm－1處峯變寬。這是由於並沒有除去填料CaCO3，而CaCO3在1440cm－1左右存在明顯的寬吸收峯，但這並不影響對塗層主體材質的判斷。

3．4PU/PVC複合人造革紅外譜圖分析

PU/PVC複合人造革是以PU料作面層，PVC發泡料作底層，貼合起毛布等布基製成的一類人工皮革，它是PVC、PU革生產技術發展到一定程度的產物，其特點是:PU層作面層，使製品表面有接近天然皮革的手感和良好的透氣性，而PVC發泡層不僅抗張強度和耐柔性好，而且使製品富有彈性，顯得更柔軟，PU/PVC複合人造革成本與全PU革相比要低很多［8］。由於PU/PVC複合人造革從外觀上看與PU革、PVC革非常相似，在進行材質鑑定時如果僅對面層或底層做測試，很容易造成誤判。分別對面層和底層進行紅外光譜測試，其各自的譜圖特徵分別與PU革、PVC革相一致。

4結論

(1)未知人工皮革材質鑑定程序:用顯微鏡觀察未知人工皮革橫截面狀況，明確其塗層結構。若塗層爲多層複合結構，分別對各層進行紅外光譜測定，若塗層爲表面處理層(面層)和底層，僅對底層進行紅外光譜測定，再依據參考譜圖進行材質鑑定。

(2)PU革的特徵峯:3330cm－1，1730cm－1(或1695cm－1)，1530cm－1，1220cm－1。

(3)PVC革的特徵峯:2941cm－1、1429cm－1、1333cm－1、1250cm－1、1099cm－1、962cm－1、690cm－1。

(4)PU/PVC複合人造革塗層的面層顯示PU革的特徵峯，底層顯示PVC革的特徵峯。