高分子材料研究方法(各类有机化合物的基团特征频率)

合集下载

高分子材料分析方法

以下资料由华碧实验室整理收集高分子材料分析方法高分子材料作为一种重要的材料，经过约半个世纪的发展已在各个工业领域中发挥了巨大的作用。

高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料，又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。

除熟知的塑料、橡胶、纤维三大类合成材料外，还包括涂料、胶黏剂、液晶、离子交换树脂、生物医用高分子材料、复合材料以及各种高功能高分子。

高分子材料成分分析是通过多种分离技术，利用各种分析仪器进行表征，完成对待检样品的未知成分定性、定量分析的过程。

针对高分子材料的特点，分析方法也应具有一定的针对性，华碧实验室总结了以下几种对高分子材料成分分析常见方法，希望能为大家提供测试帮助。

一．GC-MS气相色谱-质谱联用法GC-MS主要用于高分子材料中助剂的分离、定性及定量。

一般是将高分子材料中的助剂与树脂分离后，通过气相色谱柱将不同助剂进行分离，再与质谱中标准谱图对照进行定性，结合标准样品进行定量。

高分子材料成分分析中，主要用来分析一些低沸点且热稳定性好的有机添加剂。

二．PY-GC-MS热裂解-气相-色谱质谱法PY-GC-MS采用热裂解器对有机聚合物体系进行高温裂解，通过对裂解片段进行气相色谱质谱测试，得到物质结构的片段信息，从而对聚合物单体进行定性分析或者了解样品裂解产物。

可分析涂料、橡胶、高聚物的组成、各组分含量及组分结构鉴定等。

另外也可以分析高分子材料中的一些添加剂。

三．DSC差示扫描量热法DSC是一种热分析法。

在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系。

差示扫描量热仪记录到的曲线称DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，可以测定多种热力学和动力学参数，例如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度、样品纯度等。

该法使用温度范围宽、分辨率高、试样用量少。

适用于无机物、有机化合物及药物分析。

高分子材料研究方法

一各类有机化合物的基团特征频率（一）烷烃类基团吸收带位置(cm-1)—CH32960287014601380－CH2－292528501460785~720－CH(CH3)211701155－C(CH3)312501210－C(CH3)2－12151195注：对于－(CH2)n－，n＝1，～775；n＝2，～738；n＝3，～727；n＝4，～722（二）烯烃C-H键面外弯曲振动特征频率基团吸收带位置(cm-1)R-CH=CH21000~960和940~900R2C=CH2915~870反-RCH=CHR 990~940顺-RCH=CHR 790~650R2C=CHR 850~790（三）烯烃的红外吸收峰振动类别吸收带位置(cm-1)＝C-H伸缩3100～3000＝C-H弯曲1000～800＝CH2弯曲885～855C＝C伸缩1700～1600 （四）炔烃的红外吸收峰振动类别吸收带位置(cm-1)C-H伸缩～3300C-H弯曲645～615C C伸缩2250～2100（五）芳基化合物红外吸收峰振动类别吸收带位置(cm-1)芳基C-H伸缩3300～3000芳基C-C(四个峰)1600～1450芳基C-H弯曲900～690（六）苯基C-H键面外弯曲振动频率取代基位置吸收带位置(cm-1)单取代(2个峰)770～730710～690邻-二取代770～735间-二取代（3个峰）900～860810～750725～680对-二取代860～800（七）醇类和酚类基团吸收带位置(cm-1)O-H（游离）3650～3600O-H（形成氢键）3500～3200C-O 1250~1000（八）不同醇类的C-O伸缩振动化合物吸收带位置(cm-1)叔醇（饱和）～1150仲醇（饱和）～1100伯醇（饱和）～1050（九）羰基化合物的特征吸收位置羰基类型吸收峰位置(cm-1) 注释醛1735～1715 C=O伸缩2820，2720 =C-H伸缩酮1720～1710 C=O伸缩1100(脂肪),1300(芳香)C-C伸缩羧酸1770～1750 C=O伸缩(游离酸)1720~1710 C=O伸缩(二聚体)3580～3500 O-H伸缩(游离酸)3200～2500 O-H伸缩(二聚体)1300～1200 O-H弯曲(二聚体)1420 C-O伸缩(二聚体)羧酸盐1610～15501400酯1735 C=O伸缩1260～1160 C-O-C不对称伸缩1160～1050 C-O-C对称伸缩酸酐1820和1760 两峰间距～60cm－1酰卤～1800 C=O伸缩酰胺(游离)3500和3400 N-H伸缩1690 C=O伸缩1600 N-H弯曲酰胺(缔合)3350，3200几个峰N-H伸缩1650 C=O伸缩1640 N-H弯曲（十）腈类基团吸收带位置(cm-1)C N（脂肪族）～2250C N（芳香族）2240～2220（十一）胺的红外吸收峰振动类别吸收峰位置(cm-1)1.伯胺N-H伸缩（纯液体）3400～3250C-N伸缩1250～10202.仲胺N-H伸缩（纯液体）3300C-N伸缩1250～10203.叔胺C-N伸缩1250～1020。

高分子材料研究方法

高分子材料研究方法三、聚合物结构与性能测定方法概述1、聚合物结构的测定方法(1)链结构:广角X-衍射(WAXD)、电子衍射(ED)、中心散射法、裂解色谱——质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分光法、核磁共振法、顺磁共振法、荧光光谱、偶极距法、旋光分光法、电子能谱等。

(2)凝聚态结构:小角X-散射(SAXS)、电子衍射法(ED)、电子显微镜(SEM、TEM)、光学显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)、固体小角激光光散射(SSALS)?•结晶度:X射线衍射法(WAXD)、电子衍射法(ED)、核磁共振吸收(NMR)、红外吸收光谱(IR)、密度法、热分解法•聚合物取向度:双折射法(double refraction)、X射线衍射、圆二向色性法、红外二向色性法(infrared dichroism)•聚合物分子链整体的结构形态:•分子量:溶液光散射、凝胶渗透色谱、沸点升高、黏度法、扩散法、超速离心法、溶液激光小角光散射、渗透压法、气相渗透压法、端基滴定法•支化度:化学反应法、红外光谱法、凝胶渗透色谱法、粘度法•交联度:溶胀法、力学测量法•分子量分布:凝胶渗透色谱、熔体流变行为、分级沉淀法、超速离心法2、聚合物分子运动(转变与松弛)的测定,体积的变化:膨胀计法、折射系数测定法,热力学性质的变化:差热分析法(DTA)、差示扫描量热法(DSC) ,力学性质的变化:热机械法、应力松弛法，动态测量法如动态模量和内耗等,电磁效应:介电松弛、核磁共振(NMR) •3、聚合物性能的测定(略),其它常用的高分子测试仪器•XPS ( X-射线光电子能谱)•Ellipsometry( 椭圆偏振仪)•X-薄膜衍射仪 1(质谱的概巵:有机列合物的分子在高真空中受到电子流轰击或强电场作用(分子会丢??个外层电子，生成带正电荷的倆子离子,同时化学键乛会发生某丛规律性的断裂，生成各种特征质量的碎片离子。

这些碻孀在电场和磁场的作甪下，按照质荷比(m,z)大小的顺序分离开来，收集和记录这些离子就得到质谱图。

高分子材料研究方法-红外光谱

T%=lgI/I0×100% A=lg1/T=lgI0/I I-入射光被样品吸收后透过的光强度 I0-入射光强度
Transmittance spectrum of lactic acid
聚合物的谱带
组成吸收带
化学组成、单体的连接方式、支化或交联、序列分布等
构象谱带
这类谱带与高分子链中某些基团的构象有关，在不同的相态中表现不同
对于否定法应用的特征基团频率
PE
尼龙类的红外吸收光谱图
PMA与PMMA 的红外光谱图
PLA-MePEG 两亲性嵌段共聚物的合成
(a) PLA-MePEG；(b) d,l-lactide；(c) MePEG
2、定量测定聚合物的链结构
朗伯-比耳定律
A=kcl= lgI0/I = lg1/T
红外光谱法的特点
样品的状态不受限制，气体、液体、固体均可进行红外测试样品用量少每种化合物都有红外吸收，由有机化合物的红外光谱可以得到丰富的信息
常规的红外光谱仪价格相对低廉
操作比较简单
基本概念
波长与波数
γ=C/λ
γ=1/λ=γ/C
电磁波波段的划分
IR：0.7-1000μm
氧化乙丙烯用ATR测定薄膜样品谱图（a）一般红外谱图（b）与（c）分别为两表面的ATR谱图
PAS的应用—交联、耐高温材料
交联橡胶的FTIR和FTIR-PAS光谱图
只有当外来电磁辐射的能量恰好等于基态与某一激发态的能量之差时(ΔΕ=hυ)，这个能量才能被分子吸收产生红外光谱，或者说只有当外来电磁辐射的频率恰好等于从基态跃迁到某一激发态的频率时，则产生共振吸收— —产生红外光谱。
红外吸收光谱是一种分子吸收光谱。

高分子材料研究方法

四．实验内容及步骤
四．实验内容及步骤
2．放置样片打开红外光谱仪的电源，待其稳定后，打开盖子，将制好的样品固定在支架上。 3．测试运行光谱仪监控程序，设定各种参数，进行测定，具体步骤如下：（1）运行程序（2）参数设置（3）测试背景扫描参数设置完成后，进行背景扫描。样品扫描待背景扫描完成后进行（4）谱图分析扫描完成后得到红外谱图：
一．实验目的
1．掌握聚合物形态结构分析机理及影响因素。 2．掌握扫描电镜的基本结构和操作。 3. 掌握扫描电镜样品的制备方法。
二. 实验原理扫描电镜(scanning electron microscope，SEM)：可以研究高分子多相体系的微观相分离结构，聚合物树脂粉料的颗粒形态，泡沫聚合物的孔径与微孔分布，填充剂和增强材料在聚合物基体中的分布情况与结合状况，高分子材料的表面、界面和断口，粘合剂的粘结效果以及聚合物涂料的成膜特性等。
聚乙烯中-CH2-基团的振动模式
图1 聚乙烯中-CH2-基团的振动模式
产生红外光谱的必要条件：
1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。 2. 必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。在正常情况下，具有红外活动的分子振动大多数处于基态，被红外辐射激发后，振动能级由基态跃迁至第一激发态，这种跃迁所产生的红外吸收称为基频。大多数吸收谱线为基频谱带，除此之外，还可产生以下谱带：倍频（泛频）：振动能级由基态跃迁至第二激发态、第三激发态，所产生的吸收峰称为倍频峰。强度为基频的1/10或1/100。而且倍频波数也不是基频的两倍。合频（组频）：两个频率为1和2的基频，在一些情况下，由于偶合作用，出现1+2 和1－2的弱峰。如一取代苯在（2000～1660）cm-1处有吸收带，即为δ（1000～700）cm-1的合频。

高分子研究方法

紫外光谱紫外光谱法是利用物质在紫外光区的分子吸收光谱，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析的方法。

通常所说的紫外光谱的波长范围是200~400nm，常用的紫外光谱仪的测试范围可扩展到可见光区域，包括400~800nm的波长区域。

所以一般紫外分光光度计的波长范围有：200~800nm或200~1000nm两种。

能级组成：物质分子内部除了电子相对于原子核的运动外，还有原子核在其平衡位置附近的相对振动和分子本身绕其重心的转动，因此除了电子能级外，分子吸收能量将伴随着分子的振动和转动，即同时将发生振动能级和转动能级的跃迁。

因此，分子的能量变化为各种形式能量变化的总和。

可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大1~2个数量级，电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。

即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。

因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱，包含了大量谱线并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带。

这也是分子的紫外、可见光谱不是线状光谱而是带状光谱的原因。

紫外光谱的特点：紫外光谱是由于电子跃迁产生的光谱，由于电子跃迁时会伴随有振动和转动能级的跃迁，使得紫外吸收谱带一般比较宽。

所以，在分析紫外吸收光谱时，除注意谱带的数目、波长及强度外，还要注意其形状、最大值及最小值。

另外，单靠紫外吸收光谱，无法推定分子中的官能团，但对测定共轭结构还是很有利的，分析时一般与其他仪器配合使用。

分子轨道理论：成键轨道—反键轨道当外层电子吸收电磁辐射辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。

主要有四种跃迁类型.(1)σ→σ＊跃迁：所需能量最大。

σ电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁；所有饱和有机化合物都可能产生的电子跃迁。

饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；吸收波长λ<200 nm；例：甲烷的λmax 为125nm , 乙烷λmax为135nm。

吸收光谱通常在紫外范围以外；只能被真空紫外分光光度计检测到；作为溶剂使用。

高分子材料研究方法-第八-十二章要点

第二篇聚合物的相对分子质量及相对分子质量分布表征
第8-11章
❖本篇学习目的：
1、熟悉各种平均相对分子质量的统计意义和表达式；
2、熟悉端基分析法、了解沸点升高与冰点下降法、膜渗透压法、掌握光散射法和凝胶渗透色谱法。
高聚物分子量的特点: ❖ 1.分子量很大（103～107）——高分子的许多优良
高聚物分子量的统计意义
❖ 聚合物的分子量及其分布是高分子材料最基本的参数之一，它与高分子材料的使用性能及加工性能密切相关。分子量必须达到一定,才能使材料表现出应有的性能。
❖ 超高分子量PE的冲击强度比PC高2倍，比ABS和聚甲醛高5倍，耐磨性比聚四氟乙烯（PTFE）高2倍，润滑性同PTFE，为PA的2倍，耐低温性好。
高分子的稀溶液：
π=RT〔c/M+(1/2-χ1)c2/V1ρ22+c3/3V1ρ23 +…… 〕 π/c=RT〔1/M+A2c+A3c2+……〕式中：π—渗透压，g/cm2；
ρ2—高聚物的密度， g/cm3 ； R=8.48×104 g·cm/K·mol
A2、A3为第二、第三维利系数，表示高分子溶液与理想溶液的偏差。
❖ 利用稀溶液的依数性测定溶质分子量的方法是经典的物理化学方法。在溶剂中加入不挥发性的溶质后，溶液的蒸气压下降，导致溶液沸点比纯溶剂的高，溶液的冰点比纯溶剂的低。溶液沸点升高值ΔTb和冰点下降值ΔTf都正比于溶液的浓度，与溶质分子量成反比。
ΔTb＝Kb (c/M) ΔTf＝Kf (c/M)
0 m(M )dM m
0 N (M )dM 1
0 w(M )dM 1
n(M)为聚合物分子量按数量的分布函数
m(M)为聚合物分子量按质量的分布函数

高分子材料研究新方法

式中Wc，W分别代表结晶部分质量和样品总质量。
4.6
物理状态
高聚物的物理状态取决于其分子运动形式： ① 整个分子链热运动； ② 分子中链段运动。可简单地如下表示：物理状态：玻璃态温度：低 → 橡胶态 → 粘弹态 → 粘流态 → ②为主高 ②＋① ①为主
分子运动：基本停止
5 仪器分析
5.1 化学分析与仪器分析
▲ 静态热-力分析TMA
样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化
样品形变值随温度或时间变化曲线热转变温度和力学状态 ▲ 动态热-力分析DMA 样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化模量或tgδ随温度变化曲线热转变温度模量和tgδ
▲ 透射电子显微术TEM 高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在像平面形成衬度，显示出图像质厚衬度像、明场衍衬像、暗场衍衬像、晶格条纹像和分子像晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等 ▲ 扫描电子显微术SEM 用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、x射线等并放大成像背散射像、二次电子像、吸收电流像、元素的线分布和面分布等断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显徽结构、微区元素分析与定量元素分析等
4.4
共聚物的序列结构
无规共聚物 -M1M2M2M1M1M1M2M2M2M1M1M2- 氯乙烯－醋酸乙烯交替共聚物 -M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2- 苯乙烯－醋酸乙烯嵌段共聚物 -M1M1M1-M2M2M2M2-M1M1-M2M2- ABS、SBS
接枝共聚物
织物改性
共聚物
复杂混合物
高分子材料指？ • 主要成分为高聚物； • 辅助成分有各种有机助剂或无机添加剂，如：增塑剂、纳米氧化硅、残留单体、催化剂、乳化剂等。高聚物的成型条件的不同，包括以上成分的不同，都会得到不同结构和性能的高分子材料。对各种不同高分子材料在性能、制备、加工、应用等方面的了解可以来加深对分析方法的研究。

高分子研究方法

实验一红外光谱法测定高分子化合物的结构一、实验目的1.熟悉傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的使用方法和工作原理。

2.初步掌握红外光谱试样的制备和红外光谱仪的使用。

3.通过对高分子材料红外光谱的解释的，初步学会红外光谱图的解析，能从图上获取一些高分子的组成结构信息。

二、实验原理红外光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，与其它方法相比较，红外光谱由于对样品没有任何限制，它是公认的一种重要分析工具。

红外光谱是研究波长为0.7—1000 微米的红外光与物质的相互作用，为分子振动光谱。

是表征高聚物的化学结构和物理性质的一种重要工具。

它们可以对以下一些方面提供定性和定量的信息。

是研究高分子化合物的一种重要手段。

1.化学：结构单元、支化类型、支化度、端基、添加剂、杂质。

2.立构：顺—反异构、立构规整度。

3.物态：晶态、介晶态、非晶态、晶胞内链的数目、分子间作用力、晶片厚度。

4.构象：高分子链的物理构象、平面锯齿形或螺旋形。

5.取向：高分子链和侧基在各向异性材料中排列的方式和规整度。

还可以鉴定高聚物的主链结构、取代基和双键的位置、相转变，甚至还可以研究橡胶的老化。

总之，在微结构上起变化而在光谱上出现特殊谱线的都可以用过程都可以用红外光谱来研究。

当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一样，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，这个基团就吸收了一定频率的红外光。

分子吸收光能后由原来的振动基态能级跃迁到较高的振动能级。

按照量子学说，当分子从一个量子态跃迁到另一个量子态时，就要发射或吸收电磁波，两个量子状态间的能量差ΔE 与发射或吸收光的频率ν之间存在如下关系：ΔE=hV，式中h 为普朗克（Plank）常数，等于6.626*10-34J•s，频率ν=C/λ，C是光速，C=2.9979*108m/s。

红外辐射的波长在2μm-50μm 之间。

红外光量子的能量较小，只能引起原子的振动和分子的转动，所以红外光谱又称振动转动光谱。

高分子材料研究方法

课程论文题目聚合物结晶的研究方法学院材料科学与工程学院专业高分子材料与工程姓名Lulay学号4201007日期2014/6/24成绩聚合物结晶的研究方法摘要：高分子的凝聚态是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态，包括固体和液体。

如果高分子链本身具有必要的规整结构，同时给予适宜的条件（温度等）。

就会发生结晶，产生晶体。

高分子链可以从熔体结晶，从玻璃体结晶，也可以从溶液结晶。

结晶性聚合物的结晶过程是在加工成形过程中结构演变的主要过程之一，是决定最终聚集态结构和制品性能的关键因素。

深入研究聚合物的结晶理论和方法对聚合物材料的表征和生产工艺过程的制定具有重要的指导意义。

关键字：聚合物结晶形态结晶度结晶动力学1.聚合物结晶形态的研究方法聚合物的结晶过程是聚合物大分子链进行三维长程有序排列的过程。

由于分子结构的不同及结晶条件（时间、温度、压力等）的差异；聚合物会出现不同的结晶形态。

结晶形态主要有球晶、单晶、伸直链晶片、纤维状晶、串晶、树枝晶等。

研究聚合物结晶形态的主要方法：偏光显微镜法、电子显微镜法，小角激光光散射法等，其中偏光显微镜法是常用的方法。

1.1偏光显微镜研究聚合物的结晶形态用偏光显微镜研究聚合物的结晶形态是目前简便而直观的方法。

聚合物结晶以后，聚合物的光学性质发生了各向异性变化，因而可以利用偏光显微镜观察那些晶体尺寸较大的结晶形态。

偏光显微镜的成像原理与一般生物镜的成像原理基本相似，所不同的是在光路中装有两个偏光镜。

当自然光以一定角度入射时，由于球晶的双折射效应，入射光被分解成振动方向相互垂直的两条线偏振光，e光和o光，其中o光被全反射掉了，而e光射入。

偏光显微镜中有两个偏光镜，一个装在载物台之下，称为下偏光镜，用来产生偏光又称起偏镜；另一个装在载物台之上的镜筒中，称为上偏光镜，被用来检查偏光的存在，故又称为检偏器。

起偏镜光振动的方向常用PP表示，检偏镜光振动方向常用AA表示。

凡装有两个偏光镜，且其振动方向是互相垂直的就称作正交偏光镜。

高分子研究方法-mPPT课件

解温度；线膨胀和体膨胀测定仪；量热仪；马丁耐热仪；维卡耐热仪 5 其它：热老化性能；自然老化性能
非晶态、液晶态、取向、复合、共混改性等多相结构(织态结构)
8
大分子的化学组成，均聚或共聚、大分子的相对分子质量、链状分子的形态如直链、支链、交联及大分子的立体构型（如全同、间同、无规、顺式、反式等）
9
二次结构的单个大分子聚集在一起形成不同的聚集态结构。如：无规线团胶团、线团交缠、缨束状结构、折叠链晶体等。
高分子材料研究方法
主讲人：麦东东
化工学院高分子系
1
一、课程基本信息
1、先修课程： 2、面向对象：应用化学、化学工程、材料科学与工程
等相关专业。 3、学习目的： ✓ 学会应用现代分析技术对高分子结构和性能进行研
究分析，从而掌握高分子结构和性能的研究方法。
✓ 培养综合分析问题、理论联系实际分析、解决问题的能力，为以后从事高分子科学及相关学科的研究打下坚实的基础。
近代仪器分析工作对高分子工作者的要求：
了解近代仪器分析方法基本原理，能正确选择分析方法和提出合理的分析要求。
了解各种近代仪器分析技术对高分子样品的要求，提供合适的样品。
判断分析结果的准确性和掌握谱图所提供的信息。
4
3、教学参考书：
《高分子近代测试分析技术》，曾辛荣主编，华南理工大学出版社
测定聚集态结构的方法有X-射线小角散射、电子衍射法、电子显微镜（TEM、SEM）、光学显微镜、原子力显微镜等。
测定结晶度的方法有X-射线衍射法、电子衍射法、红外吸收光谱、密度法、热分析等。
20
测定高聚物分子链整体的结构形态可分四部分：
①相对分子质量的测定方法有溶液光散射法、凝胶渗透色谱法（GPC）、粘度法、扩散法、超速离心法、渗透压法、沸点升高法、端基滴定法等

高分子材料研究方法第三章(下)

（3）芳烃C＝C骨架振动。单核芳烃的C＝C伸缩振动吸收出现在1500～1450 cm-1 和1600～1580 cm-1，这是鉴定有无芳环的重要标志之一。

㈤醇类和酚类
醇和酚类化合物有共同的羟基，其特征吸收有如下几种：（1）O－H伸缩振动。自由羟基吸收峰出现在 3640～3610 cm-1，峰形尖锐，无干扰．极易于识别。由于OH基易形成氢键，因此，经常规察到的是位于3550～3200 cm-1区域的缔合带，其峰强度大且宽。
如：下图为聚乙烯的IR谱图
图中730 cm-1和720 cm-1分别为晶态和非晶态的特征吸收谱带，通过测定这两个吸收谱带的相对强度即可测定高聚物的结晶度。
㈢注意事项在谱图解析之前计算化合物的不饱和度，对于推断未知物的结构是非常有帮助的计算不饱和度的经验公式为： U＝1＋n4＋1/2（n3－n1）式中：n4，n3，n1，分别为四价（C）、三价（N）、一价原子（H、X）的数目。
㈣未知物谱图解析举例
1 化合物C8H8O，IR谱图如下，推导结构。
（3）O－H变形振动。当脂肪族醇形成氢键时，O－H 面外变形振动吸收位于750～650 cm-1，而O－H面内变形振动吸收在1500～1300 cm-1区域。
㈥醚类
除了其他基团外、醚的特征基团是C－O －C，其伸缩振动吸收出现在1300～1000 cm-1 。醇、酸、酯等化合物中的C－O伸缩振动吸收，因在此区域，强度大，故有严重干扰。另外，环氧化物中的环上C－O伸缩振动吸收出现在 1250～1150 cm-1。过氧化物的C－O－O－C伸缩振动吸收位于1250 cm-1，四氢呋喃在1098～ 1075 cm-1处。因此，醚的红外光谱鉴定存在一定的困难。

高分子材料研究方法绪论

核磁共振（NMR） • 布洛赫，珀塞尔（美，1944，Nobel) 相差显微镜（phase contrast microscopy) • 塞尔尼克（荷兰，1953，Nobel)
电子显微镜（TEM、SEM） • 鲁斯卡（德，1986， Nobel) 扫描隧道显微镜（STM） • 宾尼，罗雷尔（瑞士，1986， Nobel)
链段（Segment）柔顺性（Flexibility）高分子链的构象统计
自由结合链Байду номын сангаас 自由旋转链等效自由结合链(高斯链)
二、聚合物的状态及其行为
高分子热运动的特点？
运动单元的多重性高分子热运动是一个松弛过程高分子热运动与温度有关
聚合物粘性流动的特点？
高分子流动是通过链段的位移运动来完成的
高分子材料研究方法
材料学院
2011.03
本课程的性质及任务
性质：专业基础选修课任务：了解和熟悉高分子材料结构与性能研究、测试的基本原理和实验技术，初步掌握各种仪器分析手段的特点、应用范围及分析技巧，使得在今后的工作中能较正确地选择和应用测试方法，分析测试结果
本课程的主要教学内容
Macromolecular physics——大分子物理 Wunderlich.B
分析技术（仪器）的发展与科技的进步
X射线衍射：（WAXD、SAXS）
• 伦琴（德，1901，Nobel) • 劳厄（德，1914， Nobel） • 布拉格（英，1915， Nobel）
拉曼光谱(Raman spectra) • 拉曼（印度，1930， Nobel)
波谱分析 • IR、UV、NMR、MS、Raman、X-ray 光散射 • SLS、DLS 热分析 • DTA、DSC、TG(A)、DMA 流变性 • Rheometer 显微技术分析 • POM、SEM、TEM、AFM

3 高分子材料研究方法红外PPT课件

E1 υ2 υ1 υ0 E0
分子振动吸收光谱
3
2 1
J
0
3
2 1
J
0
3
2 1
J
0
3
2 1
J
0
分子转动吸收光谱
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生的吸收光谱。红外光谱也称分子的振、转动光谱。
7
红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生分子的振动能级差远大于转动能级差分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁
面内摇摆振动ρ：基团作为一个整体在平面内摇动
AX2型分子
CH2 ~720cm1
—(CH2)n — n4 11
面外弯曲：弯曲振动垂直几个原子构成的平面面外摇摆ω：两个X原子同时向面下或面上的振动
AX2型分子
CH 2 ~130c0m1
扭曲τ：一个X原子在面上，一个X原子在面下的振动
AX2型分子
CH 2 ~125c0m1
12
二、红外光谱产生的条件
辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；
(1) 辐射能应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用，产生偶极钜的变化
没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外活性：
如：单原子分子、同核分子：He、Ne、N2、O2、Cl2、H2 等。没有红外活性。
非平面摇摆ω 扭曲振动τ
伸缩振动的k比变形振动k大；因此伸缩振动出现在红外吸收
光谱的高波数区，变形振动出现在红外吸收光谱的低波数区。
9
（1）伸缩振动指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动
对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生
AX2型分子
AX3型分子
C s H2 ~285c0m1

高分子材料研究方法-第二章

辽宁石油化工大学
•
1. 2.
红外光谱产生的两个条件
辐射应具有满足物质产生振动跃迁所需的能量辐射与物质间有相互偶合作用，即物质振动时偶极距发生改变。
•
红外光谱的选律：使分子偶极距发生改变的振动是红外活性的。 H2、H2O、N2、O2、CO 、Cl2、HCl 哪些哪1 些没有红外活性，为什么？
有吸收。 • 除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。
辽宁石油化工大学
双原子分子的振动分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，可近似的看作简谐振动。这种分子振动的模型，以经典力学的方法可把两个质量为M1和M2的原子看成钢体小球，连接两原子的化学键设想成无质量的弹簧，弹簧的长度 r 就是分子化学键的长度。
+ + + +
C
剪式振动(δ s) 面内
C
面内摇摆振动 (ρ )
C
面外摇摆振动 (ω ) 面外
C
扭式振动 (τ )
弯曲振动只改变键角 ,不改变键长辽宁石油化工大学
甲基的振动形式
伸缩振动甲基：对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1 不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
变形振动甲基对称δs(CH3)1380㎝-1
对于相同化学键的基团，波数与相对原子质量平方根成反比。例如C-C、C-O、C-N键的力常数相近，但相对折合质量不同，其大小顺序为C-C < C-N < C-O，因而这三种键的基频振动峰分别出现在1430 cm-1 、1330 cm-1 、 1280 cm-1附近。

高材研究方法

热重分析仪 Thermogravimetry Analyzer
广泛用于各类材料的研究开发，工艺优化与质量控制。稳定性；吸附与解吸；成分分析；水分与挥发物；分解过程；氧化与还原；添加剂与填充剂影响；分解动力学研究。
12
动态热机械分析仪 Dynamic Themomechanical Analyzer
频率的红外光，产生振动跃迁。如果用连续改变频率的红外
光照射某样品，由于试样对不同频率的红外光吸收程度不同，使通过试样后的红外光在一些波数范围减弱，在另一些波数
范围内仍然较强，用仪器记录该试样的红外吸收光谱，进行
样品的定性和定量分析。
25
2.3 红外光谱的表示方法
纵坐标：吸光度A或透光率T％(%)
32
傅立叶红外光谱仪
33
二、Fou rier变换红外光谱仪（FTIR） Fourier变换红外光谱仪没有色散元件，主要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、Michelson干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。核心部分为Michelson干涉仪，它将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机进行Fourier变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱图。它与色散型红外光度计的主要区别在于干涉仪和电子计算机两部分。
7
高分子材料研究方法
教材：聚合物研究方法张美珍主编中国轻工业出版社
参考书：
高分子分析手册
聚合物近代仪器分析
董炎明著中国石化出版社
汪昆华等著
高分子物理近代研究方法张丽娜武汉大学出版社
高分子近代测试分析技术曾幸荣华南理工大学
8
红外光谱仪
9
示差扫描量热仪 Differential Scanning Calorimeter

高分子材料研究方法(各类有机化合物的基团特征频率)

高分子材料分析方法

高分子材料研究方法

高分子材料研究方法

高分子材料研究方法-红外光谱

高分子材料研究方法

高分子研究方法

高分子材料研究方法-第八-十二章要点

高分子材料研究新方法

高分子研究方法

高分子材料研究方法

高分子研究方法-mPPT课件

高分子材料研究方法 第三章(下)

高分子材料研究方法绪论

3 高分子材料研究方法红外PPT课件

高分子材料研究方法-第二章

高材研究方法

高分子材料研究方法第三章(下)