琥珀及其主要仿制品的红外光谱鉴定

2013-07-14 08:00申晓萍

中国测试 2013年2期

李坤，申晓萍

（1.新疆大学，新疆乌鲁木齐 830001；2.新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院，新疆乌鲁木齐 830063）

0 引言

琥珀是中生代白垩纪至新生代第三纪松柏科植物的树脂经各种地质作用后形成的一种天然树脂化石，其主要成分为具共轭双键的树脂酸，含少量的琥珀酯醇、琥珀油等物质，属典型的多组分混合且不易分解的有机化合物。

琥珀因产量稀少、具有丰富的颜色和形态多样的内含物而深受消费者的喜爱，同时市场上也出现了许多琥珀仿制品。常见的琥珀仿制品主要有天然树脂和合成树脂两大类。天然树脂按其形成的地质年代不同有柯巴树脂、硬树脂和松香，其中松香未经过地质作用；合成树脂指经过人工聚合或缩聚反应而生成的高分子量的树脂状物质，常见的有聚甲基丙烯酸甲酯、氨基树脂、醇酸树脂和环氧树脂等[1]。琥珀的优化处理方法有热处理、再造和覆膜等。本文利用红外光谱灵敏度高、操作简便、无损快速、谱带的专属性强等优点，对琥珀及其仿制品进行红外光谱鉴定，并通过多种方式共收集了26件实验样品，包括琥珀、覆膜琥珀、再造琥珀、松香、柯巴树脂、人造树脂，其中琥珀分别来自波罗的海、多米尼加和中国辽宁，柯巴树脂主要来自印度尼西亚和新西兰。

1 实验样品的宝石学特征

对26件实验样品的宝石学特征进行仔细观察和测试，结果见表1，部分实验样品图片见图1～图15。从表1中可以得出，覆膜琥珀的折射率明显不同于琥珀，在显微镜下可见其表面颜色层浅，无过渡，着色不均匀，部分薄膜脱落。再造琥珀的流动结构、镶嵌结构明显，通过肉眼可以观察到再造琥珀中存在一些暗红色，其形态类似于毛细血管，呈丝状、云雾状、格子状[2]，可见彩色斑纹状异常消光。松香是未经过地质作用的树脂，即现代树脂，用手搓有明显粘感。部分人造树脂的折射率明显低于琥珀。

表1 琥珀及其仿制品样品的宝石学特征

2 实验样品的红外光谱测试及分析

采用德国布鲁克公司的TENSOR 27型傅里叶变换红外光谱仪对实验样品进行了漫反射红外光谱测试，部分样品的红外图谱如图16～图27所示，通过应用红外光谱软件自带的计算机二次微分阶拟合处理技术，对琥珀中所含C官能团的种类和特征进行了分析。测试温度为25℃，湿度42%，测定光谱范围 400～4000cm-1，分辨率为 4cm-1，扫描次数为 20。

通过分析部分实验样品的红外反射图谱，得出天然琥珀中由C-H饱和键伸缩振动致红外吸收强谱带出现在2 931 cm-1和2 872 cm-1处，与之对应的δ（CH2-CH3）弯曲振动致红外吸收中强谱带出现在1456cm-1和1375cm-1处，表征天然琥珀的基本骨架为脂肪族（脂-CH）结构。由 ν（C=O）伸缩振动致红外吸收强谱带出现在1 736 cm-1处。1 264 cm-1和1 159cm-1处红外吸收谱带归属ν（C-O）伸缩振动所致，与之对应的δ（C-O）弯曲振动致红外吸收弱谱带出现在972 cm-1处。琥珀样品因为产地及内部的些许差异等使得特征吸收谱带会出现稍微偏移。

图1 A-H-01

图2 A-SX-01

图3 A-TS-01

图4 A-ZH-01

图5 A-ZH-02

图6 B-H-02

图7 B-H-03

图8 B-H-04

图9 B-SX-01

图10 B-FH-01

图11 C-H-03

图12 C-KB-01

图13 C-KB-03

图14 C-ZH-01

图15 C-RS-01

柯巴树脂存在由C=CH3双键反对称伸缩振动致3083cm-1红外吸收弱谱带（类似苯环的伸缩振动）和CH=CH双键伸缩振动致1637cm-1红外吸收弱谱带，且由[CH（CH3）2]骨架振动致红外吸收弱谱带明显移置889cm-1，其余的主红外吸收谱带特征与天然琥珀的基本相同[3]。

与天然琥珀和柯巴树脂明显不同，在2 500～3500cm-1波数范围内，现代树脂由一组吸收强度不等且相互包络的红外吸收宽谱带组成，并呈特征的漏斗状。经二次微分阶拟合处理后，从中可识别出由C=CH3双键反对称伸缩振动致3 084 cm-1红外吸收弱谱带。由[CH（CH3）2]骨架振动（886cm-1）和烯烃双键（R-C=CH2）振动致一组红外吸收弱谱带表现得更为突出。