红外光谱在高分子材料研究中的应用(1)
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吸收峰 的位 置 !数 目 !相 对强度和形状 ( 峰宽)等
参数 , 就可推 断 出试 样 中存在 哪些基 团, 从 而确
需 巨口一子 一 一
千 涉仪
样品
检侧器 计算机 机
4
定 其分子 结 构 , 这就 是 红外 光谱 的 定性和 结构
分析 的依据 "对于不 同浓度 的同一物质, 它 们在
同一 吸收峰 位 置上 具有 不 同 的吸 收峰 强度 "在 一 定条件 下 , 物 质浓 度 与特 征 吸收 峰的 强度 成 正 比关 系 , 这就是 红外光 谱 的定量分析 依据 " 1.1 红 外光谱 技术研 究的发 展状况 红 外光 谱法 是鉴别 物质 和分析 物 质结构 的 有效手段 , 已广泛应用于各种物质 的定性鉴 定和
摘
要 : 简 单介 绍 了红 外光谱 法 的研 究进 展 ! 制样 方 法及 其在 高分 子材料 领 域 的应 用
情况 "该方 法具有快速 !方 便等优 点, 因而在高分子材料研 究 中发挥着 重要作用 "展望
了红外技 术在 高分 子材 料领 域 中 的应用 前景 "
关键词 : 红外光谱; 高分子材 料; 应 用
定量分析 , 并在研究分子 间和分子 内部的相 互作
光谱 图
图 1 傅 里 叶变 换 光 谱 仪 的 结构 框 图
但是 , 通 常 的红 外透 射 光谱 , 即使是 傅 里
叶变换红外透射光谱 , 也 存在一些不足之 处, 于
是漫反 射傅 里 叶变换 红外 光 谱技 术便 应运 而 生
了" 该技术具有很多优 点: (l 无需制样, 无需改 ) 变样品的形状, 不会污染样品; (2) 不要求样 品具
功 能 的 运 用 , 通 过 实 现 非均 匀 样 品和 不 平 整 样 品
http:// o urnal. tp . j si ae.en/ hw
第 32 卷策维g 期
红
外
谱, 其特征 吸收谱带 的数 目 !频率 !形 状和 强度
均会因化合物及其 聚集状态而 异 "因此, 根 据化 合物 的 吸收光谱 便 可找 出该 化合 物 , 这 就像 辨
度来 判 断有 机 物 的分子 结构 "各 种物 质具 有不
同的分子 结 构 , 并会 因吸收 能量 的不 同 而产 生
样品信息的干涉光 , 得到 干涉图 " 同时 , 将干 涉
图送 往计算机进行傅里 叶变换 , 得 到光 谱图 [ " ] e
相应 的红 外 吸收光谱 "因此, 用仪 器测量试 样的 红 外吸 收光 谱 , 然后 根据 各 种物 质 的红 外特 征
2, 凡户 K e3尸 a o a o 了o P Z 0 l r 几 t r 括 几 劝 "" 3 0 0只 山 i a an Lb l t l f o e a a I ei , 5 n)
A b stra e t : P ro gress , san zP le P rep a ration a n d a p P li tj n o f i f a ed sP eetro m etry in th e f e1 of P oly m er ea o nrr i d m ate rials a re P re sen te d in b ri ef. B eea u se o f th e ad va nta ges o f q u i a n d eon v en ien t d ete etion , th e i f ared ek nr sP e etro m etry P l s an i p o rta n t role i tl stu d y o f P o l m er n l terials. T h e a p p l y a m n ie y a iea ti n P rosP eet o f th e o i f ared sP ee trom etry in th e f e l o f P o l x er m a te rials 1 givexi. nr i d y n 5 K e y w o rd s : in f a red !P ee trom etry ; P o l m er m a terials; a P P l r y ieati n o
研 究 " E 一 ail w xl914 15 @ 163 i om m :
http://jo urnal. tp. en/hw si ae.
INFR AR ED (M o NT H比 )/V oL . 32, N o . SEP 20 11 9,
红 构 变 化 "本 文简 单介 绍红 外光 谱 及其 发 展前景
中图分 类号 : 0 657. 33 文献 标识码 : A D o i: 103 969/j.s 1672一 i sn. 5755. 2011. 009 09
A P P lie a t io n o f In f a r e d S P e e tr o m e try r
in P o ly m e r M a t e r ia ls
W E N G X i la n l,2 . W A N G Y u一 ng l , C H E N Y n g 一 i l , L I S h i y i l u一 l o o x n 一 n
(1, C Jl of C em j 尽 and M a亡 o ege h s七 erjal!Seje;,e "石 an N ro al U jv r i妞 F z五 35000 讯贷 j a ! , 句j o n es u ou n
( 可直接将样 品放在样 品支架上进行 测定; ( 4) 5) 可以同时测定多种组分 "以上这些特 点使其很 适
合对样 品进行无损检 测, 如对珠宝 !钻石和 纸 币
等的真伪进 行鉴定, 并 且不会对样 品产 生任何 不 良作 用 { " 20 世 纪 80 年代 初 , 人 们开 始将 显 7]
微镜 技术应 用到傅 里叶变换红外光 谱仪上, 使微 区成分的分 析和测量变 得简单而 又快 捷, 其检 测
掌握 , 并 且 能 够 比较 直 观 地 反 映 出化 合 物 的 结
在 此 区 域 内形 成 的 光 谱 属 于 振 动 光 谱 "除 了 光 学 异构体 之外 , 每 一种 化合 物都 有 自己 的红外 吸 收 谱 "因 此 , 将 红 外 吸 收 带 的 位 置 和 强 度 转 化
收 稿 日期 : 2011一 28 04一 作 者简 介 : 翁 秀 兰 ( 98 一 " 女, 福 建 福 清 人, 博士研 究 生, 助理 研 究 员, 主 要从 事热 重 一 外联 用 仪及 环 境修 复 l 0 ) 红
纪 6 年代 出现 了第 2 代光栅型 色散式红外 光谱 0 仪 "由于采用先进 的光栅刻制和 复制技术, 其分 辨率得到大大提 高 "这样既拓宽 了测量 波段 , 又 降低 了环境要 求 " 2 世纪 7 年代 出现 厂第 3 代 0 0 干涉型红外光谱仪 "其 中最具代表性 的就是 傅里 叶变换红外光谱仪 , 它具有测量精度高 !测 量速 度快 !光通量 高 !噪音低 !分 辨率 高 !波数 准确度 高和光谱 范围宽等优 点 [ " ] s 傅里 叶变换 红外光谱仪是 由光学测量系统 !
制仪器运行 "图 1 为傅里 叶变换光谱仪的结构 框
INFRA RED (M oN TH 贾)/V o L. 32, N o .9, SEP 20 11
衰减全 反射 ( R ) 技术 应用 到红外 显微 镜上 , T A
从而诞生 了全反射 傅里 叶变换 红外 ( R 一 T R T A FI )
光谱仪 "近年来, 随着计算机技 术和多媒体 图示
用方 面发挥 了重要作用 "到 目前 为止, 红 外光谱 仪大 约经历 了 3 代 的发展历程 ! 4} "其中, 第 1 3一 代是 棱镜式色散型红 外光谱仪, 其分 辨率较低,
对温度和 湿度敏感 , 并且要求恒温 !恒湿 " 2 世 0
有足够大 的透 明度 或表面光 洁度; ( 无需破坏 3)
样品, 不会对样 品的外观 和性能造成任何损坏 ;
第 32 卷 扩第 认期
文章编号: 1672一 8785(2011)09一 0043一 04
红
外
红 外光谱在高分 子材料研 究中的 应用
翁 秀兰 ,2 王 宇龙 陈永新 李士 引 (1. 福建师范大学化学与材料学院, 福建 福州 350007 ;
2. 福 建 省 高分 子 材 料重 点实 验 室 , 福 建 福 州 35000 ) 7
灵 敏 度 达 到 纳 克 级 (l ) , 测 量 显 微 区 的 直 径 达 g l
数十微 米 [ " 2 世 纪 9 年代 初, 人 们开 始将 ] s 0 0
计算机数据处理 系统 ! 计算机接 口和 电子线路系
统等几个主要部分组成 的 "其 中, 光学测量系统 用于测量和收集数据 , 计算机用于处理 数据 和控
外光 谱测 定 , 而厚 度稍 厚 的只 需轻 轻拉 伸 使之
变 薄 后 就 可 以使用 了 "热 塑性 高分 子材 料 在一 定温 度 下可 以经 热压 制成薄 膜 使 用 "对 于不 能 热 压的高 分子 材 料 , 可 以将 其溶 解 在适 当 的溶 剂 中制成 溶 液 , 然 后将 溶液 浇在 平 滑 的物体 表 面上 , 待溶 剂完全挥发 后揭下薄 膜使用 " 种方 这 法 非 常有 用 , 但 应 注意溶 剂 可能会 残 留在 薄 膜 中而 带来 假象 " 因而选 择适 当 的溶剂 和 实现 彻 底 干燥 是很 重要 的 "或者是 在 K B 片上成膜 , r
O 引言
1900 年 至 19 10 年 期 间 , W . W . C ob l entz 通
成化 合物 的特 性信 息, 是 光谱 定性 和 定量 分析 的基础 "红外 光谱有 化合物 / 指纹 0 之 称, 是有
机化 合物鉴 定 和结 构分 析 的重 要 工具 "鉴 于其
过用 红外 光测 量 有机 物液体 的吸收 光谱 建立起 了红外光谱法 "此后 , 该方法 作为 一种新 的分析 方法 得到 了迅 速发 展 "红外 区按波 长 可分 为近
分束器, 接着反射至样品池后到达检测器; 另一
束经分束器反射到动镜上, 随后反射 回分 束器 , 接着透过分束器与定镜上的反射 光一起 形成干涉 光透过 样品池, 进入检测器 "用检测器 检测带有
成 分 的重 要方 法 "它先 将红 外光 照射 在待 检材
料 上 , 然 后 通过 检测 材料 吸收 (或透过) 光 的强
外
20 11 年 9 月
图 "其中, 干涉仪 由定镜 M l ! 动镜 M z 和分束器
和 红外光谱 在高分 子材料 研 究中的应用情 况 "
B S 等几部分组成. 当光源发出一束光后, 分束器
将其分成两束: 一束透射到定镜上, 随后反射 回
1 红外光谱技术
红 外光 谱分 析是 一 种用于 鉴定 高分子 材料
将红外光谱 用 于固体 ! 液体 和气 体 的定性/定量 分 析 l "高分 子材 料是 我 国化 工产 品 中的一个 ] z
重要 组 成 部 分 , 而 且 在 其 它 领 域 中 的 应 用 也 越
来 越 广 泛 "因此 , 了解 高 分 子 材 料 的 组 成结 构 以 进 一 步 改 进 其 性 能 , 已经 成 为 一 些 化 工 研 究 人 员 的 专 门课 题 "在 高 分 子 材 料 研 究 中, 最 常 用 的 分 析 方 法 是 红 外 光 谱 法 "该 方 法 操 作 简 单 , 易 于
表面 的微 区无损测量 , 可 以获得官 能团和化合物 在微 区空间分 布的红 外光谱 图像 网 "
1.Байду номын сангаас2
1.2.1
高分子材 料制 样方法
薄膜 法
认 人 的指纹 一样 "通过 红 外光谱 不 仅 可 区分 不
同类型 的高 分子 材料 , 而 且还 可 区分 某 些结 构
有些厚 度 适 中的透 明薄 膜可 以直 接用 于红
红 外 (波 长 为 住7 ~ 2 5 娜 ) ! 中红 外 (波 长 为 2. 8 5 ~ 25 脚 ) 和 远 红 外 (波 长 为 25 ~ 1000 拼 ) 3 个 区 m 域 [ "其 中 , 关 于 中红 外 区 的 研 究 最 为 广 泛 " ] l
专属性强 !各 种基 团吸收带信 息多的特 点, 可 以
参数 , 就可推 断 出试 样 中存在 哪些基 团, 从 而确
需 巨口一子 一 一
千 涉仪
样品
检侧器 计算机 机
4
定 其分子 结 构 , 这就 是 红外 光谱 的 定性和 结构
分析 的依据 "对于不 同浓度 的同一物质, 它 们在
同一 吸收峰 位 置上 具有 不 同 的吸 收峰 强度 "在 一 定条件 下 , 物 质浓 度 与特 征 吸收 峰的 强度 成 正 比关 系 , 这就是 红外光 谱 的定量分析 依据 " 1.1 红 外光谱 技术研 究的发 展状况 红 外光 谱法 是鉴别 物质 和分析 物 质结构 的 有效手段 , 已广泛应用于各种物质 的定性鉴 定和
摘
要 : 简 单介 绍 了红 外光谱 法 的研 究进 展 ! 制样 方 法及 其在 高分 子材料 领 域 的应 用
情况 "该方 法具有快速 !方 便等优 点, 因而在高分子材料研 究 中发挥着 重要作用 "展望
了红外技 术在 高分 子材 料领 域 中 的应用 前景 "
关键词 : 红外光谱; 高分子材 料; 应 用
定量分析 , 并在研究分子 间和分子 内部的相 互作
光谱 图
图 1 傅 里 叶变 换 光 谱 仪 的 结构 框 图
但是 , 通 常 的红 外透 射 光谱 , 即使是 傅 里
叶变换红外透射光谱 , 也 存在一些不足之 处, 于
是漫反 射傅 里 叶变换 红外 光 谱技 术便 应运 而 生
了" 该技术具有很多优 点: (l 无需制样, 无需改 ) 变样品的形状, 不会污染样品; (2) 不要求样 品具
功 能 的 运 用 , 通 过 实 现 非均 匀 样 品和 不 平 整 样 品
http:// o urnal. tp . j si ae.en/ hw
第 32 卷策维g 期
红
外
谱, 其特征 吸收谱带 的数 目 !频率 !形 状和 强度
均会因化合物及其 聚集状态而 异 "因此, 根 据化 合物 的 吸收光谱 便 可找 出该 化合 物 , 这 就像 辨
度来 判 断有 机 物 的分子 结构 "各 种物 质具 有不
同的分子 结 构 , 并会 因吸收 能量 的不 同 而产 生
样品信息的干涉光 , 得到 干涉图 " 同时 , 将干 涉
图送 往计算机进行傅里 叶变换 , 得 到光 谱图 [ " ] e
相应 的红 外 吸收光谱 "因此, 用仪 器测量试 样的 红 外吸 收光 谱 , 然后 根据 各 种物 质 的红 外特 征
2, 凡户 K e3尸 a o a o 了o P Z 0 l r 几 t r 括 几 劝 "" 3 0 0只 山 i a an Lb l t l f o e a a I ei , 5 n)
A b stra e t : P ro gress , san zP le P rep a ration a n d a p P li tj n o f i f a ed sP eetro m etry in th e f e1 of P oly m er ea o nrr i d m ate rials a re P re sen te d in b ri ef. B eea u se o f th e ad va nta ges o f q u i a n d eon v en ien t d ete etion , th e i f ared ek nr sP e etro m etry P l s an i p o rta n t role i tl stu d y o f P o l m er n l terials. T h e a p p l y a m n ie y a iea ti n P rosP eet o f th e o i f ared sP ee trom etry in th e f e l o f P o l x er m a te rials 1 givexi. nr i d y n 5 K e y w o rd s : in f a red !P ee trom etry ; P o l m er m a terials; a P P l r y ieati n o
研 究 " E 一 ail w xl914 15 @ 163 i om m :
http://jo urnal. tp. en/hw si ae.
INFR AR ED (M o NT H比 )/V oL . 32, N o . SEP 20 11 9,
红 构 变 化 "本 文简 单介 绍红 外光 谱 及其 发 展前景
中图分 类号 : 0 657. 33 文献 标识码 : A D o i: 103 969/j.s 1672一 i sn. 5755. 2011. 009 09
A P P lie a t io n o f In f a r e d S P e e tr o m e try r
in P o ly m e r M a t e r ia ls
W E N G X i la n l,2 . W A N G Y u一 ng l , C H E N Y n g 一 i l , L I S h i y i l u一 l o o x n 一 n
(1, C Jl of C em j 尽 and M a亡 o ege h s七 erjal!Seje;,e "石 an N ro al U jv r i妞 F z五 35000 讯贷 j a ! , 句j o n es u ou n
( 可直接将样 品放在样 品支架上进行 测定; ( 4) 5) 可以同时测定多种组分 "以上这些特 点使其很 适
合对样 品进行无损检 测, 如对珠宝 !钻石和 纸 币
等的真伪进 行鉴定, 并 且不会对样 品产 生任何 不 良作 用 { " 20 世 纪 80 年代 初 , 人 们开 始将 显 7]
微镜 技术应 用到傅 里叶变换红外光 谱仪上, 使微 区成分的分 析和测量变 得简单而 又快 捷, 其检 测
掌握 , 并 且 能 够 比较 直 观 地 反 映 出化 合 物 的 结
在 此 区 域 内形 成 的 光 谱 属 于 振 动 光 谱 "除 了 光 学 异构体 之外 , 每 一种 化合 物都 有 自己 的红外 吸 收 谱 "因 此 , 将 红 外 吸 收 带 的 位 置 和 强 度 转 化
收 稿 日期 : 2011一 28 04一 作 者简 介 : 翁 秀 兰 ( 98 一 " 女, 福 建 福 清 人, 博士研 究 生, 助理 研 究 员, 主 要从 事热 重 一 外联 用 仪及 环 境修 复 l 0 ) 红
纪 6 年代 出现 了第 2 代光栅型 色散式红外 光谱 0 仪 "由于采用先进 的光栅刻制和 复制技术, 其分 辨率得到大大提 高 "这样既拓宽 了测量 波段 , 又 降低 了环境要 求 " 2 世纪 7 年代 出现 厂第 3 代 0 0 干涉型红外光谱仪 "其 中最具代表性 的就是 傅里 叶变换红外光谱仪 , 它具有测量精度高 !测 量速 度快 !光通量 高 !噪音低 !分 辨率 高 !波数 准确度 高和光谱 范围宽等优 点 [ " ] s 傅里 叶变换 红外光谱仪是 由光学测量系统 !
制仪器运行 "图 1 为傅里 叶变换光谱仪的结构 框
INFRA RED (M oN TH 贾)/V o L. 32, N o .9, SEP 20 11
衰减全 反射 ( R ) 技术 应用 到红外 显微 镜上 , T A
从而诞生 了全反射 傅里 叶变换 红外 ( R 一 T R T A FI )
光谱仪 "近年来, 随着计算机技 术和多媒体 图示
用方 面发挥 了重要作用 "到 目前 为止, 红 外光谱 仪大 约经历 了 3 代 的发展历程 ! 4} "其中, 第 1 3一 代是 棱镜式色散型红 外光谱仪, 其分 辨率较低,
对温度和 湿度敏感 , 并且要求恒温 !恒湿 " 2 世 0
有足够大 的透 明度 或表面光 洁度; ( 无需破坏 3)
样品, 不会对样 品的外观 和性能造成任何损坏 ;
第 32 卷 扩第 认期
文章编号: 1672一 8785(2011)09一 0043一 04
红
外
红 外光谱在高分 子材料研 究中的 应用
翁 秀兰 ,2 王 宇龙 陈永新 李士 引 (1. 福建师范大学化学与材料学院, 福建 福州 350007 ;
2. 福 建 省 高分 子 材 料重 点实 验 室 , 福 建 福 州 35000 ) 7
灵 敏 度 达 到 纳 克 级 (l ) , 测 量 显 微 区 的 直 径 达 g l
数十微 米 [ " 2 世 纪 9 年代 初, 人 们开 始将 ] s 0 0
计算机数据处理 系统 ! 计算机接 口和 电子线路系
统等几个主要部分组成 的 "其 中, 光学测量系统 用于测量和收集数据 , 计算机用于处理 数据 和控
外光 谱测 定 , 而厚 度稍 厚 的只 需轻 轻拉 伸 使之
变 薄 后 就 可 以使用 了 "热 塑性 高分 子材 料 在一 定温 度 下可 以经 热压 制成薄 膜 使 用 "对 于不 能 热 压的高 分子 材 料 , 可 以将 其溶 解 在适 当 的溶 剂 中制成 溶 液 , 然 后将 溶液 浇在 平 滑 的物体 表 面上 , 待溶 剂完全挥发 后揭下薄 膜使用 " 种方 这 法 非 常有 用 , 但 应 注意溶 剂 可能会 残 留在 薄 膜 中而 带来 假象 " 因而选 择适 当 的溶剂 和 实现 彻 底 干燥 是很 重要 的 "或者是 在 K B 片上成膜 , r
O 引言
1900 年 至 19 10 年 期 间 , W . W . C ob l entz 通
成化 合物 的特 性信 息, 是 光谱 定性 和 定量 分析 的基础 "红外 光谱有 化合物 / 指纹 0 之 称, 是有
机化 合物鉴 定 和结 构分 析 的重 要 工具 "鉴 于其
过用 红外 光测 量 有机 物液体 的吸收 光谱 建立起 了红外光谱法 "此后 , 该方法 作为 一种新 的分析 方法 得到 了迅 速发 展 "红外 区按波 长 可分 为近
分束器, 接着反射至样品池后到达检测器; 另一
束经分束器反射到动镜上, 随后反射 回分 束器 , 接着透过分束器与定镜上的反射 光一起 形成干涉 光透过 样品池, 进入检测器 "用检测器 检测带有
成 分 的重 要方 法 "它先 将红 外光 照射 在待 检材
料 上 , 然 后 通过 检测 材料 吸收 (或透过) 光 的强
外
20 11 年 9 月
图 "其中, 干涉仪 由定镜 M l ! 动镜 M z 和分束器
和 红外光谱 在高分 子材料 研 究中的应用情 况 "
B S 等几部分组成. 当光源发出一束光后, 分束器
将其分成两束: 一束透射到定镜上, 随后反射 回
1 红外光谱技术
红 外光 谱分 析是 一 种用于 鉴定 高分子 材料
将红外光谱 用 于固体 ! 液体 和气 体 的定性/定量 分 析 l "高分 子材 料是 我 国化 工产 品 中的一个 ] z
重要 组 成 部 分 , 而 且 在 其 它 领 域 中 的 应 用 也 越
来 越 广 泛 "因此 , 了解 高 分 子 材 料 的 组 成结 构 以 进 一 步 改 进 其 性 能 , 已经 成 为 一 些 化 工 研 究 人 员 的 专 门课 题 "在 高 分 子 材 料 研 究 中, 最 常 用 的 分 析 方 法 是 红 外 光 谱 法 "该 方 法 操 作 简 单 , 易 于
表面 的微 区无损测量 , 可 以获得官 能团和化合物 在微 区空间分 布的红 外光谱 图像 网 "
1.Байду номын сангаас2
1.2.1
高分子材 料制 样方法
薄膜 法
认 人 的指纹 一样 "通过 红 外光谱 不 仅 可 区分 不
同类型 的高 分子 材料 , 而 且还 可 区分 某 些结 构
有些厚 度 适 中的透 明薄 膜可 以直 接用 于红
红 外 (波 长 为 住7 ~ 2 5 娜 ) ! 中红 外 (波 长 为 2. 8 5 ~ 25 脚 ) 和 远 红 外 (波 长 为 25 ~ 1000 拼 ) 3 个 区 m 域 [ "其 中 , 关 于 中红 外 区 的 研 究 最 为 广 泛 " ] l
专属性强 !各 种基 团吸收带信 息多的特 点, 可 以