红外光谱法在高分子材料分析中的应用

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
精品课件
1、高分子材料红外光谱的分类
如果分子中含有一些极性较强的基团,则对
应这些基团的一些谱带在这个化合物的红外光谱中往往
是最强的,很明显地显示出这个基团的结构特征。
具体地有以下几个分区:
精品课件
精品课件
2、高分子材料制样技术
<1>溶液铸膜 高聚物溶液制备薄膜来测红外光谱的方法是应用的
比较广泛的。用这种方法制得的样品能全部光谱区域内 惊醒次梁,厚度比较均一,适合于定量测定。 用于制备高聚物薄膜常用的一些溶剂在2-1表
精品课件
<3>显微切片法 很多种塑料和橡胶也可用显微切片法制备薄膜来
进行红外测量。选择适合的切片温度,样品预处理很关键, 样品必须要有适当的机械阻力,既不能太软也不能太硬。 体积太小的不宜直接切片,可以使用包埋切片法。 <4>悬浮法
这种方法是把极细的固体颗粒悬浮在极低的液 体中进行测试,常用的液体是石蜡油和全卤化的烃类,用 量尽可能的少。制样时,应尽量研细,而且使其在介质中 分散均匀。
接有关。当然它们还间接地受邻近结构和化学环境的影
响不同而有所变动。
精品课件
LOREM IPSUM DOLOR LOREM
对聚合物来说,每个分子包括的原子数目是
相当大的,这似乎应产生相当数目的简正振动,从而使
聚合物光谱变得极为复杂,但是实际情况并非如此,某
些聚合物的红外光谱比其中体更为简单。
这是因为聚合物链是出许多重复单元构成的,
分在聚丁二烯中的相对含量,为改进橡胶性能,提高它
的质量提供依据。
精品课件
5.3研究高分子的结晶性能 高分子的结晶度也是影响其物理性能的重要因素。
的链,段与有分关子链,排而列与的个三别维基长程团有无序关有。关当。高聚物熔融时 消失或轮廓变宽、强度减弱。 • ⑤结晶谱带:是由结晶中相邻分子链之间的相互 作用形成的,与分子链排列的三维长程有序有关。
精品课件
三、影响频率位移和谱图质量的因素
1、影响频率位移的因素
外部因素
内部因素
2、影响谱图质量的因素
②构象谱带:这些谱带与高分子链中某些基团的一定构 象有关,在不同的相态中表现是不同的。
精品课件
• ③③立立构构规规整性整谱性带谱:带这:些这谱带些是谱与带高是分与子高链的分构子型链有的关构, 因型此有对关同,一高因聚此物对在同各一种高相态聚中物都在应各该种相相同。态中都应该
间④相相构同互象。作规用整而性产谱生带的:。这与类长谱的带构是象由规高整分链子段链有内关相,邻而基与团个之 • 别④基构团象无规关。整当性高谱聚带物:熔这融时类消谱失带或是轮由廓高变宽分、子强链度内减相弱。 ⑤邻结基晶团谱之带:间是相由互结作晶用中而相邻产分生子的链。之与间长的相的互构作象用规形整成
精品课件
4、判别高聚物的类型
在高聚物的红外谱图中,吸收最强的谱带往
往对应其主要基团的吸收,有一定的特征性,但有时一
些不很强的谱带更能特征反映高聚物的某种结构。
例如聚氨酯中的酰胺基团在1 550cm-1处只有
一个较弱的谱带,就可用来与聚酯区别。
精品课件
LOREM IPSUM DOLOR LOREM
各个重复单元又具有大致相同的键力常数,因而其振动
频率是接近的,而且由于严格的选择定律的限制,只有
一部分振动具有红外活性。
精品课件
LOREM IPSUM DOLOR LOREM
对聚合物红外光谱的解释必须考虑到所研究的聚合物的 分子链结构和聚集态结构。对应不同的结构特征产生相 应的吸收带。
①组成吸收带:反映了聚合物结构单元的化学组成、单 体之间的连接方式、支化或交联、序列分布。
精品课件
<5>KBr压片法 把样品和KBr(1:200)放一起,并研成极细的粉
末,然后用模具加压形成一个透明的片。交联的高聚物和 粉末状的样品用的比较多。 <6>热裂解方法
很多交联的树脂或橡胶类高聚物也可以用高温加 热裂解的方法来进行研究。那些原来不溶不熔的高聚物在 裂解后变成液体、气体或变得可溶解了。
精品课件
LOREM IPSUM DOLOR LOREM
丁二烯聚合时能产生三种不同构型:顺式,反
式及1.2式。这三种构型的相对含量和橡胶的性能有密切
关系,这些构型在=CH面外弯曲振动区出现不同的吸收谱
带。
如顺式在724cm-1,反式在966cm-1,1.2式在
911cm-1,测定这些谱带的相对强度,就可计算出各个组
红外光谱法在高分子材料分析中的应用
制作人: 李 平(13) 孙德波(14)
精品课件
二、绪论
目录
二、聚合物红外光谱的特点
三、影响频率位移和谱图质量的因素
红外光谱图的解析法 红外光谱在聚合物结构研究中的应用
精品课件
一、绪论
随着现代科学技术的迅速发展,对于新材料 之一的高分子材料提出了更新更高的要求。高分子材料 一般是指高聚物或以高聚物为主要成分,加入各种有机 或无机添加剂,再经过加工成型的材料,其中所含高聚 物的结构和性能是决定该材料结构和性能的主要因素。
精品课件
举例二:
天然蛋白质纤维包括羊毛、羊绒、驼毛、兔毛、牦 牛毛、牦牛绒、蚕丝等,情况比较复杂。但由于它们的基 本结构是蛋白质,含有酰胺键,而且在侧基上往往含有甲 基,因此它们在特征频率区的共同特点是: 3300 cm-1有氨基(—N—H), 1640 cm-1有羰基(—C O), 2960 cm-1有甲基的伸缩振动特征峰。
精品课件
LOREM IPSUM DOLOR LOREM
②内部因素 由于分子结构上的原因引起的变化 主要是诱导效应、共扼效应、氢键效应、耦合效应等
的影响。
精品课件
2、影响谱图质量的因素
①仪器参数的影响光通量、增益、扫描次数等直接影响信噪 比,同时要根据不同的附件及测试要求及时进行必要的调 整,以得到满意的谱图。
精来自百度文库课件
五、红外光谱在聚合物结构研究中的应用
5.1 分析与鉴别高聚物
因红外操作简单,谱图的特征性强,因此是
鉴别高聚物很理想的方法。用红外光谱不仅可区分不同
类型的高聚物,而且对某些结构相近的高聚物,也可以
依靠指纹图谱来区分。
精品课件
举例一:
如醋酸纤维是纤维素经酯化处理得到的,其结构为
与纤维素纤维结构不同之处在于其含有 酯键,因此在指纹区的1310 cm-1有与酯键伸缩 振动有关的吸收峰可用于与纤维素纤维加以 区别。
精品课件
LOREM IPSUM DOLOR LOREM
1、影响频率位移的因素
了解频率位移的因素和位移的规律对鉴定工作
很有用处,例如某一含C=O的化合物在1680cm-1有吸收峰
时会有两种可能性,一种可能性是酰胺中的C=O;另一种
可能则是由于酮C=O与某些基团共轭而导致频率低移。若
是酰胺则要找出-NH的吸收峰来;若是共轭酮的C=O则要
仅仅依靠一般化学分析方法来研究高分子材料 是很困难的,只有采用近代仪器分析的方法才能更好的 完成高聚物的分析任务。
精品课件
二、聚合物红外光谱的特点
在高分子材料的剖析工作中,红外光谱法是
鉴定各种聚合物和助剂最有效的方法。红外光谱法的最
主要优点是:
(1)不破坏被分析样品;
(2)可以分析具有各种物理状态(气、液和固体)和各种
些,对非极性物质如聚烯烃要求厚一些。有时为了观察弱
吸收带,如某些含量少的基团、端基、侧链,少量共聚组
分等,应该用较厚的样品测定光谱,若用KBr压片法用量也
应作相应的调整。
精品课件
四、红外光谱图的解析法
1、高分子材料红外光谱的分类 2、高分子材料制样技术 3、解析红外光谱图的三要素 4、判别高聚物的类型 5、解析技术
精品课件
5、解析技术
谱图解析最简单的方法是把样品谱图直接和已知标准图对 照。在对照谱图时,应注意制样条件,因为不同的制样 条件会影响谱带位置、形状和强度。在具体解析中.可 大致确定属于哪类聚合物;也可采用否定法和肯定法来 帮助判断未知谱图中存在或不存在哪些基团;也可以把 肯定法和否定法配合起来使用。有时还需要和其他方法 配合起来进行综合分析,才能得到确切的结论。

观形 态(弹性的、纤维状的、薄膜、涂层
状的和粉末状的)的有机和无机化合物;
(3)红外光谱的基础(分子振动光谱学)已较成熟,因而 对化合物的红外光谱的解释比较容易掌握;
(4)国际上已出版了大量的各类化合物的标准红外光谱 图,使谱图的解析工作变为谱图的查对工作。
随着电子计算机的应用和谱图数据库的开始建立和 健全,鉴定工作将更省力,结论将更可靠。
精品课件
LOREM IPSUM DOLOR LOREM
各种化学结构不同的化合物都有它们特征的
红外吸收光谱图,尤如人的指纹一样,没有两个是完全
相同的。
同时,红外光谱图中的各条吸收带(谱带)都
代表化合物中某一原子团或基团的某种振动形式。它们
的振动频率(相应于谱图上出现的吸收谱带的波数)和原
于团或基团中的原子的质量大小和化学键的强度大小直
精品课件
精品课件
通常,样品是在玻璃板上制得,其方法是将高聚 物溶液(浓度为2-5﹪)均匀地浇涂在玻璃板上,带溶剂挥 发后,形成薄膜,剥离。 <2>热压成膜
对于热塑性的样品,可以将样品加热到软化点 以上或者熔融,然后在一定的压力下压成适当厚度的薄膜。
为了防止热压过程中发生高聚物的热降解,尽量 降低温度和缩短加压时间,可以采取增大压力法。
进一步找出与之共扼的基团来。
影响频率位移的因素是多方面的,归纳起来
可以分为外部因素和内部因素两方面的影响。
精品课件
LOREM IPSUM DOLOR LOREM
①外部因素 (a)物理状态的影响:同一个样品不同的相态(气、液、
固),它们的光谱有很大的差别,这与分子间的相互作用 力有关。 (b)溶剂的影响:同一物质在不同的溶剂中,由于溶剂和 溶质的相互作用不同,因此测得光谱吸收带的频率也不 同。 (c)粒度的影响:主要是由散射引起的。粒度越大基线越 高,峰宽而强度低;随粒度变小,基线下,强度增高, 峰变窄。
②环境的影响光谱中的吸收带并非都是由光谱本身产生的, 潮湿的空气、样品的污染、残留溶剂、由玛瑙研钵或玻璃 器皿所带入的二氧化硅、溴化钾压片时吸附的水等原因均 可产生附加的吸收带,故在光谱解析时应特别加以注意。
③厚度的影响样品的厚度或合适的样品量是很重要的,通常
要求厚度为10~50μm,对于极性物质如聚酯要求厚度小一
为了查找和记忆方便,根据高聚物在1800~ 600cm-1区域中的最强谱带,分成下述几类: ①含有羰基聚合物在羰基振动区(1800~1650cm-1)有最 强的吸收。最常见的是聚酯、聚羧酸和聚酰胺等聚合物。 饱和聚烃和极性基团取代的聚烃在碳氢键的面内弯曲振 动区(1500~1300cm-1)出现强的吸收峰。 ②聚醚、聚砜、聚醇等类型的聚合物最强的是C-O的伸 缩振动,出现在1300~1000cm-1区域内。 ③含有取代苯、不饱和双键以及含有硅和卤素的聚合物, 除含硅和氟的聚合物外,最强吸收峰均出现在1000~ 600cm-1区域。
精品课件
3、解析红外光谱图的三要素
在有机化合物中,解析谱图三要素即谱峰位置、形状和 强度,对高聚物的谱图解析也是同样适用的。谱峰位置 即谱带的特征振动频率,是对官能团进行定性分析的基 础,依照特征蜂的位置可确定聚合物的类型。谱带的形 式包括谱带是否有分裂,可用以研究分子内是否存在缔 合以及分子的对称性、旋转异构、互变异构等。谱带的 强度是与分子振动时偶极矩的变化率有关,但同时又与 分子的含量成正比,因此可作为定量分析的基础。依据 某些特征谱带强度随时间(或温度、压力)的变化规律可 研究动力学的过程。
由于蛋白质是由20种氨基酸组成的复杂结构,不同种 类的蛋白质纤维其组成中氨基酸种类、数量、排列顺序 以及立体结构都不相同,因此只能根据它们在指纹区的特 征,结合实践经验加以区别。
精品课件
5.2 定量测定高聚物的链结构
当一定频率的红外光通过分子时,其能量就会被分子 中具有相同振动频率的化学键所吸收,如果分子中没有与入 射光振动频率相同的化学键,则该频率的红外光就不会被吸 收。而分子中化学键的振动频率是受该化学键周围原子的构 成,空间位置等因素影响的。因此根据高聚物对连续红外光 (波长为0.7μm-1000μm)产生吸收的谱图,可以分析出 高分子所含的化学基团及其吸收峰位移的情况,从而判断高 分子的化学结构、高分子的链结构。另,根据高分子红外吸 收光谱图中反映某种链结构的吸收峰信号的强弱,结合合成 中反应机理的推测,可以做出共聚高分子序列结构的简单半 定量推测。
相关文档
最新文档