网球拍吸汗带分子结构研究

孟 露,孙 皓,秦佳慧,黄 靖,贾 涵,何宇涵,吴子腾,于宏伟

(1.石家庄学院化工学院,河北 石家庄 050035；2.石家庄学院体育学院,河北 石家庄 050035)

网球拍吸汗带是一类特殊纺织用品,首先是令使用者的握拍变得更为舒适、牢固,起到吸汗防滑的效果,同时保护内柄皮和拍柄材料不受到磨损和浸蚀。此外,网球拍吸汗带还可以调节拍柄的粗细[1-3]。延展性和弹性是判断网球拍吸汗带好坏的重要标准,同时也与网球拍吸汗带特殊的分子结构有关,而相关研究,具有重要的应用研究价值。中红外(MIR)光谱具有方便、快捷的优点广泛应用于有机物结构研究领域[4-15],而网球拍吸汗带结构研究未见报道。本文采用 MIR 光谱,开展了市场上常见的网球拍吸汗带的结构研究,为我国企业研发相关体育纺织品,提供了重要的科学参考。

1 实验部分

1.1 材料

网球拍吸汗带(泰摩牌、HEAD牌和ALPHA牌),石家庄学院体育学院提供。

1.2 仪器

Spectrum 100 型傅里叶红外光谱仪(美国 PE公司)；Golden Gate型单次内反射ATR-FTIR附件。

1.3 实验方法

303 K 的温度条件下,以空气为背景,每次对于信号进行8次扫描累加,MIR光谱数据的获得采用PE公司Spectrum v 6.3.5 操作软件。

2 结果与讨论

采用MIR光谱分别开展了网球拍吸汗带分子结构研究。

2.1 网球拍吸汗带分子一维 MIR 光谱研究

采用一维MIR光谱开展了网球拍吸汗带分子结构研究(图1)。

图1 网球拍吸汗带分子一维 MIR 光谱(303 K)

3种品牌网球拍吸汗带一维MIR光谱类似,以泰摩牌为例,进行相应分子结构研究(图1A)。实验发现,3321.43 cm-1处的吸收峰是N-H伸缩振动模式(νNH-泰摩牌-一维)；2926.09 cm-1处的吸收峰是CH2不对称伸缩振动模式(νasCH2-泰摩牌-一维)；1724.97 cm-1处的吸收峰是C=O伸缩振动模式(νC=O-泰摩牌-一维)；1599.26 cm-1处的吸收峰是苯环C=C伸缩振动模式(νC=C-泰摩牌-一维)。其它品牌网球拍吸汗带分子一维MIR光谱数据见表1。

表1 网球拍吸汗带分子一维 MIR 光谱数据(303 K)

3种品牌网球拍吸汗带二阶导数 MIR 光谱类似,以泰摩牌为例,进行相应分子结构研究(图2A)。实验发现,2956.28 cm-1处的吸收峰是νasCH3-泰摩牌-二阶导数；2922.97 cm-1处 的 吸 收 峰 是νasCH2-泰摩牌-二阶导数；2853.49 cm-1处 的 吸 收 峰 是νsCH2-泰摩牌-二阶导数；1730.50 cm-1和1720.00 cm-1处的吸 收 峰 是νC=O-泰摩牌-二阶导数；1598.75 cm-1和1578.20 cm-1处的吸收峰是νC=C-泰摩牌-二阶导数。其它品牌网球拍吸汗带分子二阶导数MIR光谱数据见表2。

表2 网球拍吸汗带分子二阶导数 MIR 光谱数据(303 K)

2.2 网球拍吸汗带分子二阶导数 MIR 光谱研究

采用二阶导数 MIR 光谱开展了网球拍吸汗带的分子结构研究(下页图2)。

图2 网球拍吸汗带分子二阶导数 MIR 光谱(303 K)

2.3 网球拍吸汗带分子四阶导数 MIR 光谱研究

采用四阶导数 MIR 光谱开展了网球拍吸汗带分子结构研究(下页图3)。

图3 网球拍吸汗带分子四阶导数 MIR 光谱(303 K)

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3种品牌网球拍吸汗带四阶导数MIR光谱类似,但谱图分辨能力进一步降低,以泰摩牌为例,进行相应分子结构研究(图3A)。实验发现,1731.97 cm-1、1726.11 cm-1和1718.75 cm-1处的吸收峰是νC=O-泰摩牌-四阶导数；1597.97 cm-1处吸收峰是νC=C-泰摩牌-四阶导数。其它品牌网球拍吸汗带分子四阶导数 MIR 光谱数据见表3。

表3 网球拍吸汗带分子四阶导数 MIR 光谱数据(303 K)

2.4 网球拍吸汗带分子去卷积 MIR 光谱研究

采用去卷积 MIR 光谱开展了网球拍吸汗带分子的结构研究(图4)。

图4 网球拍吸汗带分子去卷积 MIR 光谱(303 K)

3种品牌网球拍吸汗带去卷积MIR光谱类似,其谱图分辨能力并没有明显的提高。以泰摩牌为例,进行相应分子结构研究(图4A)。实验发现,2926.52 cm-1处 吸 收 峰 是νasCH2-泰摩牌-去卷积；1738.95 cm-1、1737.05cm-1、1733.27cm-1、1728.00 cm-1和1717.99 cm-1处 吸 收 峰 是νC=O-泰摩牌-去卷积；1599.06 cm-1和1577.04 cm-1处吸收峰是νC=C-泰摩牌-去卷积。其它品牌网球拍吸汗带分子去卷积 MIR 光谱数据见下页表4。

表4 网球拍吸汗带分子去卷积 MIR 光谱数据(303 K)

开展了3种品牌网球拍吸汗带的MIR光谱研究,实验发现,网球拍吸汗带二阶导数MIR光谱的分辨能力要优于相应的一维MIR光谱、四阶导数MIR光谱和去卷积MIR光谱。研究发现,3种品牌网球拍吸汗带的主要化学结构相同,均为聚氨酯。

2.5 网球拍吸汗带分子结构差异性研究

采用二阶导数MIR光谱,进一步开展了3种品牌网球拍吸汗带分子结构差异性研究(表5)。

表5 网球拍吸汗带分子二阶导数 MIR 光谱数据(303 K)

实验发现,3种品牌网球拍吸汗带νC=O-二阶导数和νC=C-二阶导数对应的吸收频率存在着一定的差异性。聚氨酯结构比较复杂,通常是由多元异氰酸酯与聚酯型多元醇或聚醚型多元醇加成聚合而成。而不同的原料及生产工艺制备聚氨酯,其理化性能存在着一定的差异性,相关结构差异性研究还需进一步进行。

3 结论

3种品牌网球拍吸汗带的红外吸收模式主要包括:νasCH3、νasCH2、νsCH3、νsCH2、νC=O和νC=C。网球拍吸汗带的二阶导数MIR光谱的谱图分辨能力要优于相应的一维MIR光谱、四阶导数MIR光谱和去卷积MIR光谱。3种品牌网球拍吸汗带主要化学结构相同,均为聚氨酯。