琥珀及其主要仿制品的紅外光譜鑒定

2013-07-14 08:00:12申曉萍

中國測試 2013年2期

關鍵詞：振動

李坤，申曉萍

（1.新疆大學，新疆烏魯木齊 830001；2.新疆維吾爾自治區產品質量監督檢驗研究院，新疆烏魯木齊 830063）

0 引言

琥珀是中生代白堊紀至新生代第三紀松柏科植物的樹脂經各種地質作用后形成的一種天然樹脂化石，其主要成分為具共軛雙鍵的樹脂酸，含少量的琥珀酯醇、琥珀油等物質，屬典型的多組分混合且不易分解的有機化合物。

琥珀因產量稀少、具有豐富的顏色和形態多樣的內含物而深受消費者的喜愛，同時市場上也出現了許多琥珀仿制品。常見的琥珀仿制品主要有天然樹脂和合成樹脂兩大類。天然樹脂按其形成的地質年代不同有柯巴樹脂、硬樹脂和松香，其中松香未經過地質作用；合成樹脂指經過人工聚合或縮聚反應而生成的高分子量的樹脂狀物質，常見的有聚甲基丙烯酸甲酯、氨基樹脂、醇酸樹脂和環氧樹脂等[1]。琥珀的優化處理方法有熱處理、再造和覆膜等。本文利用紅外光譜靈敏度高、操作簡便、無損快速、譜帶的專屬性強等優點，對琥珀及其仿制品進行紅外光譜鑒定，并通過多種方式共收集了26件實驗樣品，包括琥珀、覆膜琥珀、再造琥珀、松香、柯巴樹脂、人造樹脂，其中琥珀分別來自波羅的海、多米尼加和中國遼寧，柯巴樹脂主要來自印度尼西亞和新西蘭。

1 實驗樣品的寶石學特征

對26件實驗樣品的寶石學特征進行仔細觀察和測試，結果見表1，部分實驗樣品圖片見圖1～圖15。從表1中可以得出，覆膜琥珀的折射率明顯不同于琥珀，在顯微鏡下可見其表面顏色層淺，無過渡，著色不均勻，部分薄膜脫落。再造琥珀的流動結構、鑲嵌結構明顯，通過肉眼可以觀察到再造琥珀中存在一些暗紅色，其形態類似于毛細血管，呈絲狀、云霧狀、格子狀[2]，可見彩色斑紋狀異常消光。松香是未經過地質作用的樹脂，即現代樹脂，用手搓有明顯粘感。部分人造樹脂的折射率明顯低于琥珀。

表1 琥珀及其仿制品樣品的寶石學特征

2 實驗樣品的紅外光譜測試及分析

采用德國布魯克公司的TENSOR 27型傅里葉變換紅外光譜儀對實驗樣品進行了漫反射紅外光譜測試，部分樣品的紅外圖譜如圖16～圖27所示，通過應用紅外光譜軟件自帶的計算機二次微分階擬合處理技術，對琥珀中所含C官能團的種類和特征進行了分析。測試溫度為25℃，濕度42%，測定光譜范圍 400～4000cm-1，分辨率為 4cm-1，掃描次數為 20。

通過分析部分實驗樣品的紅外反射圖譜，得出天然琥珀中由C-H飽和鍵伸縮振動致紅外吸收強譜帶出現在2 931 cm-1和2 872 cm-1處，與之對應的δ（CH2-CH3）彎曲振動致紅外吸收中強譜帶出現在1456cm-1和1375cm-1處，表征天然琥珀的基本骨架為脂肪族（脂-CH）結構。由 ν（C=O）伸縮振動致紅外吸收強譜帶出現在1 736 cm-1處。1 264 cm-1和1 159cm-1處紅外吸收譜帶歸屬ν（C-O）伸縮振動所致，與之對應的δ（C-O）彎曲振動致紅外吸收弱譜帶出現在972 cm-1處。琥珀樣品因為產地及內部的些許差異等使得特征吸收譜帶會出現稍微偏移。

圖1 A-H-01

圖2 A-SX-01

圖3 A-TS-01

圖4 A-ZH-01

圖5 A-ZH-02

圖6 B-H-02

圖7 B-H-03

圖8 B-H-04

圖9 B-SX-01

圖10 B-FH-01

圖11 C-H-03

圖12 C-KB-01

圖13 C-KB-03

圖14 C-ZH-01

圖15 C-RS-01

柯巴樹脂存在由C=CH3雙鍵反對稱伸縮振動致3083cm-1紅外吸收弱譜帶（類似苯環的伸縮振動）和CH=CH雙鍵伸縮振動致1637cm-1紅外吸收弱譜帶，且由[CH（CH3）2]骨架振動致紅外吸收弱譜帶明顯移置889cm-1，其余的主紅外吸收譜帶特征與天然琥珀的基本相同[3]。

與天然琥珀和柯巴樹脂明顯不同，在2 500～3500cm-1波數范圍內，現代樹脂由一組吸收強度不等且相互包絡的紅外吸收寬譜帶組成，并呈特征的漏斗狀。經二次微分階擬合處理后，從中可識別出由C=CH3雙鍵反對稱伸縮振動致3 084 cm-1紅外吸收弱譜帶。由[CH（CH3）2]骨架振動（886cm-1）和烯烴雙鍵（R-C=CH2）振動致一組紅外吸收弱譜帶表現得更為突出。