苏州大学材化部-聚合物表征与测试-第1篇

第一篇波普分析

一：填空：

1.外力使高聚物从一个平衡状态通过分子运动到另一个状态需要一定的时间，称为松弛

时间。如果外力作用的时间比高聚物链段转变的松弛时间短很多，则表现为玻璃态，反之表现为高弹态。

2.通常所说的红外光谱指的是中红外区，主要对应分子中原子振动的基频吸收，是

分子偶极距发生变化的振动产生红外吸收，而拉曼光谱是分子振动能级发生变化产生的。

3.红外光谱可采用吸光度和透过率来表示。

4.有机物在紫外光和可见光区域内的常见四种电子跃迁方式及其跃迁所需要能量大小顺

序σ→σ* >n→σ*>π→π*>n→π*

5.具有双键结构的基团对紫外光或可见光有吸收作用，这样的基团称为生色基。（了解

常见的生色基团与助色基团。）

6.处于静电场中的核自旋体系，当其拉莫运动进动频率与作用于该体系的射频场频率相等

时，所发生的吸收电磁波的现象称为核磁共振。

7.质谱分析方法是通过对样品离子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析

的一种方法。

8.Ｘ射线可分为两种：白色x射线（连续X 射线）和特征x射线（标识X射

线）。

9.布拉格方程：2dsinθ=nλ

二：简述与分析：

1.简述高聚物的聚集态结构及其特征。

高聚物聚集态结构可区分为一次结构（或近程结构）、二次结构（或远程结构）、三次结构（或聚集态结构）和高次结构等层次

一次结构是指大分子的化学组成，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、支化、交联。此外也包括大分子的立体构型如全同立构、间同立构、无规立构、顺式、反式等的区别

二次结构是指单个大分子的形态如无规线团、折叠链、螺旋链等

三次结构是具有不同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。例如许多无规线团可以组成线团胶团或交缠结构。

高次结构是指三次结构以及与其他物质构成尺寸更大的结构，如由折叠链形成的片晶构成球晶。

2.高聚物的结构与性能测定方法分别有哪些。

（1）高聚物结构测定方法

①测定链结构的方法有X射线衍射法（大角）、电子衍射法、中心散射法、裂解色图-

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、偶极矩法、旋光分光法、电子能谱等。

②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、原子力学显微镜、固体小角激光光散射等

③测定结晶度的方法有X射线衍射法、电子衍射法、核磁共振吸收（宽线）、红外吸收

光谱、密度法、热分析法。

④测定高聚物取向度的方法有双折射法、X射线衍射、圆二色性法、红外二色性法。

⑤测定高聚物分子链整体的结构形态可分为四部分。

a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、黏度法、扩散法、超速离心法、溶液激光小角光散射法、渗透压法、气相渗透压法、沸点升高法、端基滴定法。

b支化度的测定方法有化学反应法、红外光谱法、凝胶渗透色谱法、黏度法。

c交联度测定方法有溶胀法、力学测量法（模量）。

d相对分子质量分布测定有凝胶渗透色谱、熔体流变行为、分级沉淀法、超速离心法。

（2）高聚物性能的测定方法

见课本P4：（最后5段）

①高聚物力学性能。。。。。。。。。。。高低频疲劳试验机；

②材料本体黏流行为。。。。。。。。。各种毛细管流变仪等；

③材料的电性能。。。。。。。。。高压点击穿试验机等。

④材料的热性能。。。。。燃烧试验机等

⑤材料的其它性能。。。。。。。。。。。。声衰减测定仪。

3.简述复杂分子的简谐振动分类及其特点。

复杂分子的简谐振动大致分为两类，伸缩振动和弯曲振动。

⑴伸缩振动伸缩振动是指沿着键轴方向伸缩使键长发生变化的振动方式。其特点是

键长发生变化，而键角基本不变。按照运动对称性的不同，伸缩振动又分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。

⑵弯曲振动与伸缩振动相比，弯曲振动的特点是键长不发生变化，而键角发生变化。

弯曲振动分为面内弯曲振动和面外弯曲振动，面内弯曲振动又分为平面摇摆振动和平面剪式振动两种；面外弯曲振动分为扭曲振动和非平面摇摆振动。

4.红外光谱分析技术的制样方法有哪些。

溶液流延薄膜法、热压成膜法、溴化钾晶体涂膜法、溴化钾压片法、切片法、溶液法及石蜡糊法等。

5.影响红外光谱谱带位移的因素有哪些。

一般影响红外光谱谱带位移的因素是多方面的，一般归纳为外部因素和内部因素两方面的影响。

⑴外部因素外部因素来源制样方法、环境条件等因素的影响。另外同一种物质在不

同的相态得到的谱图会存在差异，这与分子间作用力有关

⑵内部因素由于分子结构上的原因引起的变化。主要有诱导效应、共轭效应、氢键

效应及偶合效应等因素的影响。

补充：简述诱导效应、共轭效应、氢键效应及偶合效应对光谱影响规律（P14-15）

6.红外光谱及拉曼光谱在聚合物中的应用。

红外光谱在聚合物中的应用：

①定性分析与鉴别聚合物种类

②混合物的分离与分析

③定量测定高聚物的链结构

④研究聚合反应的动力学

拉曼光谱在聚合物中的应用：

①拉曼光谱的选择定则和高分子构象

②高分子的红外二向色性及拉曼去偏振度

③聚合物形变的拉曼光谱研究

④生物大分子的拉曼光谱研究

7.在紫外光谱中，谱带可以分为几种类型，其相应特点有哪些。

在紫外光谱中将谱带分成四种类型，即R吸收带、K吸收带、B吸收带和E吸收带

①R吸收带-NH2 、-NR2、-OR的卤代烷烃可产生这类谱带。它是n→π*跃迁形成

的吸收带，由于ε很小，吸收谱带较弱，易被强吸收谱带掩盖，并且易受极性溶剂的影响而发生偏移.

②K吸收带共轭烯烃，取代芳香化合物可产生这类谱带。它是n→π*跃迁形成的吸

收带，εmax >10000，吸收谱带较强。

③B吸收带B吸收带是芳香化合物及杂芳香化合物的特征谱带。在这个吸收带中，

有些化合物容易反映出精细结构。溶剂的极性，酸碱性等对精细结构的影响较大。

④E吸收带它是芳香族化合物的特征谱带之一，吸收强度大，ɛ为2000~14000，吸

收波长偏向紫外的低波长部分，有的在真空紫外区。

8.紫外光谱在聚合物中的应用。

①定性分析不如红外光谱重要和准确，有很大局限性。

②定量分析如研究共聚物组成、微量物质（单体中的杂质、聚合物中的残留单体或

少量添加剂）准确度高于红外光谱。

③聚合反应动力学只适用于反应物或产物中的一种在这一光区具有特征吸收，或者

两者在这一光区都有吸收，但λmax和ε都有明显区别的反应。

9.核磁共振谱仪在高聚物研究中的应用。

①高分辨率H-NMR在高分子结构研究中的应用：

②高分子材料的定性鉴别

③共聚物组成的测定

④几何异构体的测定

共聚物序列结构的研究

13C-NMR在高分子结构研究中的应用：

①高分子材料的定性鉴别

②高分子立构规整性的测定

③支化结构的研究

④键接方式的研究

10.多晶Ｘ射线衍射仪在高聚物中的应用

①物相分析：a区分晶态与非晶态