表面活性剂产品红外光谱数据库的建立及其应用

摘要

表面活性剂是纺织印染工业中重要的化学助剂，它具有提高产品质量、赋予产品新的性能和增加产品附加值等作用。表面活性剂按化学性质可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。表面活性剂种类众多，在纺织工业中用到的表面活性剂品种多达3000种。不同的表面活性剂会赋予产品不同的性能，所以其中对表面活性剂的定性分析是纺织工业中重要的研究课题。红外光谱法（FT-IR）检测样品具有简单、快速、无损等优点，本文探讨了红外光谱法在表面活性剂产品定性中的应用。本工作利用岛津IRAffiniti-1红外光谱仪对常见的商品表面活性剂的检测方法做了探讨。主要内容如下:
　　1.对常用表面活性剂采集光谱信息。用ATR法采集的红外光谱图，选择最高透射比在100％～95％之间，最强吸收峰的最低透射比在20％～10％之间且峰不相互重叠的透射谱图作为标准谱图，并建立表面活性剂产品的红外光谱数据库。通过谱图总结出:脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)类表面活性剂其特征吸收峰为O-H伸缩振动峰3465cm-1，甲基伸缩振动峰2956cm-1和2871cm-1，亚甲基伸缩振动峰2924cm-1和2855cm-1，甲基和亚甲基变形振动峰1458cm-1和1375cm-1，亚甲基平面摇摆和弯曲振动1350cm-1、1300cm-1、1250cm-1、881cm-1、842cm-1左右和723cm-1[(CH2)n，n≥4]，醚键特征峰1107cm-1、1041cm-1左右和947cm-1。阴离子表面活性剂中烷基磺酸盐(SAS60)的特征吸收峰有2954cm-1、2922cm-1、2854cm-1、1465cm-1、1377cm-1和721cm-1等甲基和亚甲基C-H键振动峰，1174cm1和1052cm-1磺酸基S=O伸缩振动峰;二-苯乙烯-苯酚聚氧乙烯醚磺酸氨（ATA90磺化物）的特征吸收峰有3475cm-1和3214cm-1N-H伸缩振动吸收峰，苯环C-H伸缩振动吸收峰为3100～3010cm-1范围内的一组谱峰和761cm-1和701cm-1，磺酸基S=O伸缩振动吸收峰1250cm-1和1027cm-1，间位三取代苯环C=C振动特征吸收峰1600cm-1、1492cm-1和1451cm-1以及亚甲基C-H振动特征吸收峰2870cm-1、1350cm-1和1249cm-1。
　　2.配制一元表面活性剂的水溶液，然后采集水溶液的红外光谱图，利用红外光谱软件中的差谱技术探究一元表面活性剂水溶液进行水峰差减的可行性。研究发现对于一元表面活性剂的水溶液，样品含量为5％及以下时，样品谱图中水峰较大，运用红外差谱技术对水溶液的光谱图做差减水峰的处理后，再利用红外光谱检索软件也很难检索到目标谱图，样品含量为15％及以上时，水溶液对谱图的影响较小，运用红外差谱技术差减水峰后再利用红外检索软件检索，结果发现与目标谱图的匹配度较差减之前有所提高。
　　3.为了提高产品效果，表面活性剂经常复配使用，本文对于二元表面活性剂的混合水溶液进行探究。配制两种不同种类表面活性剂的水溶液，采集其红外光谱图，通过红外差减技术减去水的红外光谱后，对差减得到的红外图进行光谱检索，根据检索的匹配度和特征峰判定其中一组分，然后减去该组分的红外光谱图后再次进行光谱检索，对剩余组分进行解析判定另一组分的成分。通过试验发现，二元表面活性剂水溶液中某一组分的含量高于5％，且两组分的混合比例在1/3～3之间，得到的差减谱图效果较好。当两组分含量相等时，得到的差减谱图效果最好。如果超过这个范围，得到的差减谱图与标准谱图差别会比较大，不能得到满意的结果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 表面活性剂的分析方法

1．2．1 表面活性剂离子性的判定

1．2．2 表面活性剂水分的检测方法

1．2．3 表面活性剂的定性检测方法

1．3 红外光谱分析技术

1．3．1 红外附件

1．3．2 数据处理技术

1．4 红外光谱数据库

1．4．1 国内外红外光谱数据库的现状

1．4．2 数据库检索功能

1．5 研究目的与内容

第2章 表面活性剂红外光谱数据库的建立

2．1 引言

2．2 试验部分

2．2．1 样品和仪器

2．2．2 样品前处理

2．2．3 光谱采集

2．2．4 数据处理

2．2．5 建立红外光谱数据库

2．3 结果与讨论

2．3．1 标准谱图的选择标准

2．3．2 光谱解析

2．3．3 ATR样品涂抹面积对谱图的影响

2．3．4 样品中环氧乙烷(EO)数的确定

2．4 本章小结

第3章 对表面活性剂红外光谱数据的应用

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器和样品

3．2．2 未知样品离子性的鉴定

3．2．3 原料样品前处理

3．2．5 光谱采集

3．2．6 数据处理

3．3 结果与讨论

3．3．1 原料样品的质量控制

3．3．2 对未知原料的定性分析

3．3．3 一元表面活性剂溶液的差减结果

3．3．4 二元水溶液的差减

3．4 本章小结

第4章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢