第四章 纤维塑料与橡胶物分析.ppt

教学目的及要求： 1、了解纤维、塑料及橡胶物证的性质 2、熟悉纤维、塑料和橡胶物证的采取方法 教学重点：通过学习，让学生能够认识三种物证的实 际应用价值及含义 教学难点：如何对纤维、塑料及橡胶物证及其比对样品进行检验 教学课时：8学时第四章第四章 纤维、塑料和橡胶的分析纤维、塑料和橡胶的分析第一节第一节 纤维分析纤维分析 一、纺织纤维的分类   纺织纤维是指具有一定长径比的细长柔软的高分子化合物，一般直径只有几微米，最大到几十微米，长径比几百甚至几千倍作为纺织纤维应具有一定的强度、变形能力、弹力、耐磨力、刚柔性、抱合力、摩擦力、吸湿性化学稳定性及染色性等，以满足工艺加工和使用要求一）   按来源分类：纺织纤维按其来源分为两类，即自然界存在或生长的天然纤维；以天然或合成物质为原料制得的化学纤维二）   按化学成分分类    纤维可以分为天然纤维和化学纤维两大类天然纤维又可分为蛋白质纤维、纤维素纤维和矿物纤维三类；化学纤维按化学成分分类，也可分为再生纤维、合成纤维和无机纤维三类    二、纺织纤维的性质（一）   纺织纤维的热学性质（二）纺织纤维的燃烧性质（三）纺织纤维的光学性质1．光泽、双折射性 2．光致发光  (四) 纺织纤维的溶解性（五）纺织纤维的外观形貌和横截面形状  三、常见的纺织纤维（一）常见的纤维素纤维   1.棉纤维  棉纤维是重要的纺织纤维。

干燥成熟的棉纤维中，纤维素含量在95%以上，是自然界中纯度最高的纤 维素资源棉纤维易染色，且可与多种染料染色   2．麻纤维  麻纤维是从各种麻类植物取得的纤维，纺织上采用较多的韧皮纤维有苎麻、亚麻、黄麻等纤维取向度在80%左右，结晶度都在90%左右，强度高、伸长小、刚性比较大、吸湿和散湿较快、染色性很好，与棉纤维的染色性相近（二）常见的蛋白质纤维  1．羊毛  羊毛纤维是一种由不溶性蛋白质角朊构成的多层次生物组织羊毛分子结构中有许多极性亲水基团（羟基、羧基、氨基）能和水分子结合，所以羊毛的吸湿性很强由于羊毛分子是由酰胺键连接的杂链结构，分子间有二硫键和盐式键，碱能使二硫键、盐键及酰胺键发生水解反应，导致分子间作用力减少，聚合度下降，强度急剧下降这就是羊毛不耐碱的原因羊毛具有两性反应，由于羊毛链侧链兼有酸性和碱性基团，是两性物质，所以羊毛既可用酸性染料又可用碱性染料染色  2．蚕丝  蚕丝主要是由丝胶和丝素组成丝胶是线型肽链弯由而成的环状蛋白质，它含有较多的极性氨基酸，水溶性较好丝素是纤维状蛋白质，大分子链为曲折链蚕丝具有既明亮又均匀的光泽，优雅悦目，特别是除去丝胶后光泽更为美丽。

这是由于丝素的三角形截面以及层状结构所形成的（三）常见的化学纤维  1．涤纶  又称聚酯纤维，即聚对苯二甲酸乙二酯纤维，我国俗称它为的确凉，商品名为涤纶它还具有耐酸性能，对有机酸和无机酸均较稳定由于酯基的存在，涤纶耐碱性较差，只耐弱碱，在强碱中易水解  2．锦纶  锦纶是中国产聚酰胺类纤维的总称，国际上称尼龙、卡布隆，这是主链上含有酰胺键的高分子化合物纺制的合成纤维锦纶对酸的作用较敏感，尤其是无机酸和较强的有机酸更敏感对碱比较稳定  3．腈纶  腈纶是聚丙烯腈纤维，它的单体是丙烯腈，腈纶的大分子就是聚丙腈链由于腈纶为碳链结构，所以化学稳定性较好，因而腈纶对酸、氧化剂及有机溶剂均较稳定，在碱液中纤维会变黄，但浓酸、强碱会使氰基水解，破坏纤维性能4．丙纶  聚丙烯，我国的商品名为“丙纶”是聚丙烯大分子中的叔碳原子上的氢原子相当活泼，易受光、热等影响而起作用，使大分子链断裂，即易发生老化  5．氨纶  聚氨酯弹性纤维的代表品种是丝般缎，我国的商品名为氨纶由镶嵌共聚物制成的纤维该种纤维染色性较好、化学稳定性好，耐汗、耐海水在稀盐酸和硫酸中变黄，在150℃时发黄，175℃时发粘，暴露在日光下强度下降。

 四、纺织纤维上的染料       染料的种类较多，按其来源可分为天然染料和合成染料两大类；按化学结构可将其分为偶氮染料、硝基和亚硝基染料、芳甲烷染料、蒽醌染料、稠环酮类染料、靛族染料、硫化染料、酞菁染料和醌亚胺染料几大类而应用较多的是按应用分类，即按染料的应用对象、染料的染色方法、染料的应用性能、染料与被染物质的结合形式等，按此种分类方法可将染料分为酸性染料、直接染料、硫化染料、不溶性偶氮染料、还原染料、活性染料、分散染料及阳离子染料等 有机染料常常是分子结构比较复杂的有机芳香族化合物，若按有机化合物的系统命名法命名较为繁杂，且不能反映出染料的颜色和应用性能目前，我国对染料主要采用三段命名法，即染料的名称由三段组成：冠称—色称—尾称其中冠称表示染料的应用类别、性质或商品牌号，即酸性、中性、直接、还原、活性、分散等；色称表示染料色泽的名称，共30种，如黄、橙、红、紫、蓝、灰、黑等，并采用“嫩”、“艳”、“深”三个词作为色泽的形容词；尾称表示染料的色光、性能及用途等，用符号和数字表示，如B—蓝光、G—黄光或绿光、R—红光、D—稍暗，L—耐光牢度较好等如活性艳红K—2BP，其中活性为冠称，艳红为色称，K表示此染料属高温染色类型，B表示蓝光，2B表示蓝光程度，P代表适用于印花，即表示染料的性质或特点。

还原蓝BC，其中还原为冠称，蓝为色称，B、C为尾称，词尾B为蓝光，C为耐氯漂表示性能（二）常见纺织纤维上的染料1．纤维素纤维上的染料   纤维素纤维的大分子结构为线型分子，且存在多个羟基，能够与染料形成氢键，还易吸附染料，所以用还原染料、直接染料、活性染料、硫化染料及不溶性偶氮染料染色2．蛋白质纤维和锦纶纤维上的主要染料  蛋白质纤维(毛、丝)和锦纶纤维大分子中，都含有氨基、羧基和羟基，既能与酸性基团又能与碱性基团结合，所以毛、丝和锦纶纤维主要用酸性染料染色在酸性染浴中染色的染料称为酸性染料按染色性能和应用分类，酸性染料可分为强酸性染料、弱酸性染料、酸性媒介染料、酸性络合染料和中性染料4．腈纶纤维上的主要染料 腈纶纤维分子中除含丙烯腈外，还由于第三种单体的加入而引入了羧基、磺酸基，使腈纶纤维能用阳离子染料染色5．丙纶纤维上的主要染料 丙纶纤维的染色，目前国外报道比较多的是用金属络合染料和分散染料改性丙纶纤维的染色性能较好，常用分散媒染料经扩散和渗透至改性丙纶纤维内部的同时染料和金属离子相配合而达到染色目的3．涤纶纤维上的主要染料 合成纤维都是疏水性纤维涤纶纤维大分子中，除两端有羟基外，不含其他强极性基团，吸湿性很低，吸水量仅相当于其本身质量的1％，一般水溶性染料很难被吸附，也就难于在纤维中扩散。

而且，涤纶纤维经过拉伸和热定型处理，使分子排列整齐和紧密，微晶孔道狭小，染色更加困难所以涤纶纤维一般选择非离子型的分散染料染色 五、纺织纤维与织物物证的采取 纤维类物证的提取随其所附着的客体种类不同而不同对眼睛能见的纤维束或布块、线带可用镊子轻轻地直接夹取；对单根纤维可用胶带纸粘取纤维的端头贴在玻璃上；对于粘附在衣物表面上的纤维，可采用薄膜保护法处理—即将衣物上纤维附着部分的上、下两面各用一块较大的、干净、无色、透明的塑料薄膜或类似物品遮盖，用大头针等将它们固定，以免附着物与别处接触磨损而发生污染或失落，然后连同衣物一起提取、送检提取尸体颈部的纤维，其要领是：用长约25厘米的胶带纸，粘取颈部上、中、下三个部位提取操作为拉住胶带纸两端后慢慢贴到皮肤上，先取中部，再取上、下部因为中部一般是绳索勒出索沟的部位，附着的纤维最多粘取时要注意轻轻捺取，以免用力过大同时粘取了较多的表皮而影响鉴定结果 六、纺织纤维与织物物证的检验（一）外观检验 1．根据纤维的外观形态、色泽、手感、卷曲程度及附着物等特性对纤维检验，对纤维的性质做大概的了解 2．荧光检验：用紫外灯照射纤维，根据各种纤维光致发光的性质不同，纤维的发光颜色不同特点鉴别纤维。

此方法简单方便、快速，具有一定的实用价值，它适用于荧光颜色差异较大的纤维品种鉴别 3．附着物的检验：纤维检材上面会附着很多物质，如泥土、油污、血迹以及各种粉尘等，对于分析案情都具有很大的价值（二）纤维种类检验  纤维的种类检验可根据纤维的性质，做纤维表面形态的检验和纤维的成分检验，综合鉴定纤维的种类 1．化学方法检验2．显微镜法3．  仪器方法检验(三)纺织纤维上染料的检验 染料是有色的有机化合物,能溶于水或有关溶剂中,能渗入被染色物质中与被染色物质进行物理和化学结合而使该物质染色 1.薄层色谱法2.高效液相色谱法  3．显微分光光度法 4．显色反应 第二节 塑料分析 塑料是以高分子物质为主要原料，经过加工处理后，塑制而成具有各种形状的制品. 塑料检材检验的任务是：检验与案件有关的塑料制品是何种材料组成的；检验塑料物证检材和从犯罪嫌疑人处提取的检样，在组成成分上以及各组分的含量是否相同；在具备可靠的区分特征条件下，鉴定塑料物证检材是否原为同种塑体 一、塑料的分类与性质（一）塑料的分类1．根据合成树脂的种类分类2．根据塑料的受热特性分类（2）热塑性塑料 （1）热固性塑料。

3.根据塑料的用途分类 特殊塑料：这是一类具有特殊性能和用途的塑料如氟塑料、环氧树脂、硅树脂、离子交换树脂等  工程塑料：这是一类机械强度好,能替代金属做工程材料用的塑料如聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺等4.根据塑料制品分类 按塑料制品的状态可分为塑料薄膜、人造革、板材、管材、泡沫塑料等（二）   塑料的性质 1.塑料的相对密度、使用温度、强度、导热系数较低，而电阻、热膨胀率较高塑料的强度变化范围大，加入玻璃纤维、碳纤维的增强塑料，强度可以接近铁加入某特殊增强材料时，膨胀系数可达到接近金属的水平，加入玻璃纤维使强度和耐热性提高的情况 2．拉伸强度、伸长率、冲击强度、耐热温拉伸强度高的塑料耐热性也高；冲击强度大的塑料，伸长率也大 3． 塑料在应力作用下，在发生弹性形变的同时可以看到塑性形变 二、塑料的主要成分（一）合成树脂：它是人工合成的高分子有机化合物，是塑料的基本成分，在塑料中约占40—100％(重量比)合成树脂不仅决定了塑料的类型，而且树脂的性能还决定了塑料的基本性能常见的树脂有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃等品种除聚四氯乙烯外，大部分线性塑料的溶解性能不同，可用来鉴别塑料品种。

二）填充剂:为了改进塑料的性能,降低成本而加入的辅助剂,如碳酸钙等碳酸盐类、硫酸钙等硫酸盐类、氧化锌等金属氧化物、铜粉等金属粉末、炭黑等碳素化合物、白炭黑、滑石粉等含硅化合物等等它在塑料中含量一般多占20%—50%(重量比)之间 （三）增塑剂:作用是能够增加塑料的可塑性,改善加工性能,改进塑料的柔韧性（四）着色剂：作用是改变塑料固有的颜色五） 稳定剂:作用是防止塑料在加工和使用过程中由于热和光的作用而使其性能变坏或老化而加入的辅助剂六）阻燃剂：作用是抑制塑料的燃烧七）润滑剂:作用是减轻塑料与加工机械表面间以及分子间的相互摩擦,改善塑料在加工成型时的流动性和脱模性而添加的一种配合剂八）其他助剂:除上面介绍的各种辅助剂外,为了使塑料制品具有某些特殊性质,有些塑料中可分别加入一些有特殊功能的辅助剂,如抗静电剂、发泡剂等 四、塑料的采取    采取的塑料的原则：检材须保持其原始形貌，不要损坏检材的物理形态，不要人为污染或被包装材料污染，更不要减少它的化学组成成分  （一）现场上遗留的塑料检材如塑料布、鞋、瓶及搏斗现场中的钮扣、发卡等采用镊子夹取的方法，应分别提取、包装(包装物要干净，无污染，如纸袋、玻璃器皿等)，并写明标签及注明有关资料(如地点、时间、采样人及采样部位等)。

   （二）对于附着在作案工具上的塑料残片可采用小镊子夹取或用刀、针等工具以拨、刮的方法进行采集，也可连同客体一并送检，在放大镜或显微镜下采取，然后放人袋中    （三）在爆炸或纵火现场，尽管部分塑料其外表发生变化，如边缘发生熔融、卷曲甚至炭化，但除去烧焦部分仍保留原物的性质、特点及主要结构，因而可利用这一特点，尽可能把塑料检材取全，包括烧焦部分，因为塑料品种很多，而它们的燃烧性能、塑料形态变化、灰烬特征等各不相同，这些有助于对塑料品种的判定 五、塑料的检验（一）外观检验与比重检验  根据对塑料检材的颜色、透明度、表面硬度、老化情况以及形态等特征的观察,进行塑料类型的初步判定二）塑料成分检验1．红外光谱检验 2．裂解气相色谱法(三)塑料中无机成分检验   以上所述的检验方法,大部分是对塑料主要成分合成树脂的检验,虽然这些检验是塑料种类认定的主要依据,但相同树脂的塑料由于生产厂家不同,可能添加不同类型的助剂,如果进行比对检验甚至作同一认定时,为准确地鉴定塑料,有时需要检验主要助剂,以便对检材的鉴定结论更加准确可靠 第三节第三节    橡胶的检验橡胶的检验  一、橡胶的分类 橡胶是一类高弹性的有机高分子化合物和元素有机高聚物,它的分子量通常都在几十万以上,有的甚至达到100万。

橡胶的分类: 橡胶按其来源可分为天然橡胶和合成橡胶两大类  二、 橡胶制品的主要成分（一）生胶：是指橡胶制品中那些分子量在10~100万之间的高弹性的高分子化合物，是橡胶制品的主要成分，在橡胶制品中占30％~100％的量，可直接从橡胶树上获得的乳胶，或人工合成的橡胶二）硫化剂：是橡胶中的必备成分，能使橡胶由线型结构变成网状结构、并降低生胶的塑性而变为弹性橡胶中硫化剂用量为1~4份，硬质胶用量较多硫化后的橡胶才具有实用性三）   促进剂与助促进剂：是一类能加快硫化速度、缩短硫化时间、提高硫化效果的物质促进剂按其化学结构可分成：胍类、硫脲类、噻唑类、醛类等八类物质（四）防老剂：橡胶的分子结构极易受氧、臭氧的氧化作用，使橡胶制品物理机械性能变坏，光和热都能促进氧化作用，使橡胶分子链断裂或进一步交联为了抵制橡胶制品的老化，应用的防老剂有物理防老剂和化学防老剂物理防老剂主要是利用不易起化学作用的薄膜，覆盖于制品的表面，使氧难于渗入橡胶体内，同时，由于薄膜具有滤光性质，可有效地避免光线的作用属于这一类的防老剂有石蜡、地蜡、密蜡和硬脂酸等五）补强剂:能够提高硫化橡胶的强力，耐磨、耐撕裂和弹性性能。

炭墨是橡胶工业中居第二位的重要原料，其炭黑的分子非常细小，呈粉末状(用万倍显微镜才能看见粉末的分子)，它与橡胶的分子紧密结合起来，起到增加强度抗摩擦的作用，这就赋予了橡胶制品以优越的性能，橡胶用炭黑有50多种（六）着色剂   作用是改变橡胶固有的颜色，可分为无机和有机两类无机着色剂为无机颜料，耐热、耐日光、耐溶剂性能都很好如白色着色剂以钛白粉为最好；红色着色剂有氧化铁、镉红、锑红等；黄色着色剂有铬黄；蓝色有群青；绿色有氧化铬；黑色有油黑等    （七）发泡剂    发泡剂是制造海绵橡胶或微孔橡胶所必须的配合剂它在硫化过程中，由于受热分解放出气体，其产生的压力使橡胶内部产生微孔目前，在制造海绵胶时所采用的发泡剂主要是碳酸氢钠制造微孔橡胶制品采用的是发泡剂D、发泡剂P或发泡剂T（八）软化剂       软化剂的主要作用是使各种配合剂能很均匀的分散在橡胶中，降低胶料加工时的能量消耗，在硫化前增加胶料粘性，在硫化后增加附着力，有利于压延和压出，以及将胶相填入复杂模型等方面的工作例如：邻苯二甲酸二丁酯可增大橡胶的耐寒性，含有苯的煤焦油可增强耐老化性 四、橡胶物证的采取（一）橡胶物证的现场提取方法    对于电线、胶布、胶块、胶鞋等较大的检材，用镊子或夹子放人相应的塑料袋或纸袋中。

对于附着在客体上的橡胶检材，最好在实验室中进行检材的提取若把客体送到实验室中有困难，常采用： 1．用手术刀切取或挖取一块附着有橡胶的客体，把它放进小瓶或硫酸纸制的袋中 2．用镊子夹住用水润湿过的脱脂棉球，擦取橡胶附着物，然后，把棉球放人玻璃小瓶中，立刻注明检材提取部位 五、橡胶的检验（一）外观检验    首先观察橡胶检材的颜色，表面有无白色喷霜，断面是否分层等，并且用卡尺测量尺寸，如有分层，须在放大镜下进行部份剥离，作好详细记载二）硬度检验      橡胶的硬度的检验在比对检验中，橡胶的硬度值是最简单和可靠的比对因素之一硬度值与胶含量和填料有关，不同的产品，由于用途不同，其硬度值也是不一样的测试橡胶硬度的方法和仪器类型很多，按附加负荷原理的不同，可分为定负荷硬度计(如赵氏硬度计)和变动负荷硬度计(如邵尔A型硬度计)按所测试样的不同，又有微型硬度计和海绵硬度计之分，前者用于测量微小制品的硬度，后者用于胶乳海绵硬度的测量（三）橡胶种类检验1．橡胶的红外光谱检验2．裂解气相色谱法（四）橡胶中炭黑的检验    炭黑在硫化胶中是补强剂，它决定着硫化胶的物理机械性能因此，硫化胶中的炭黑分析是很有意义的。

分析碳黑的方法通常有差热分析法、电子显微镜等方法（五）橡胶中无机元素的检     通常，在样品足够时，只要将橡胶剪细、灰化，根据灰份的颜色，重量，以及从高温炉中取出时呈现的特征，可初步推断为何种无机填料例如，灰份量过大，可能是硅酸盐(陶土)或白炭黑；刚从高温炉中取出的灰分，若呈现黄色，可能含氧化锌目前，分析橡胶中的无机填料多采用红外光谱法、溶解法、点滴试验法进行鉴定，有条件的地方，则采用发射光谱、原子吸收光谱，红外光谱法以及电子显微镜等仪器分析方法（六）橡胶中有机助剂的检验       橡胶中加入促进剂，既能缩短硫化时间，又能降低温度橡胶中加入的促进剂数量较少，在硫化及老化过程中，又发生了许多复杂的变化，所以在橡胶中保留下来的促进剂很少一般用容量法、重量法等都难以对它们进行检测目前，鉴定促进剂的方法主要是薄层层析法和紫外分光光度法。