IR在高聚物研究中的应用.ppt

6.5 IR在高聚物研究中的应用在高聚物研究中的应用6.5.1定性分析定性分析1.六个区：六个区：区区18001700cm-1：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺等；：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺等；区区17001500cm-1：聚酰胺、三聚氰胺：聚酰胺、三聚氰胺-甲醛树脂；甲醛树脂；区区15001300cm-1：饱和聚烃、极性基团取代的聚烃；：饱和聚烃、极性基团取代的聚烃；区区13001200cm-1：芳香族聚密、含氯聚合物；：芳香族聚密、含氯聚合物；区区12001000cm-1：聚醚、醇类、含氯、含氮聚合物；：聚醚、醇类、含氯、含氮聚合物；区区1000600cm-1：取代苯、不饱和双键和含氯聚合物：取代苯、不饱和双键和含氯聚合物以及含有硅和卤素的聚合物。以及含有硅和卤素的聚合物。1.直接查对谱图直接查对谱图(1)Hummel&Scholl,InfraredAnalysisofPolymers,ResinsandAdditives,AnAtlas,Afremow&IsaKson,InfraredSpectroscopy:ItsUseintheCoatingIndustryColthup,Daly&Wiberley,IntroductiontoInfraredandRamanSpectroscopySadtler,单体和聚合物的红外光谱图单体和聚合物的红外光谱图1.否定法否定法如果某个基团的特征频率吸如果某个基团的特征频率吸收区，找不到吸收峰，我们就收区，找不到吸收峰，我们就判断样品中部不存在该基团。判断样品中部不存在该基团。对应与否定法认别光谱的特征基团频率对应与否定法认别光谱的特征基团频率图图2未知聚合物的未知聚合物的IR谱图谱图（否定法）（否定法）在在1300cm-1波数以上，从高波数检查起，可知波数以上，从高波数检查起，可知不存在羟基、胺基、不饱和烃、氰基、异腈酸不存在羟基、胺基、不饱和烃、氰基、异腈酸酯基和羰基，在酯基和羰基，在1000cm-1以下，仅有一对双峰以下，仅有一对双峰（731cm-1和和720cm-1），由于不存在芳香族和烯），由于不存在芳香族和烯类，因此只可能是类，因此只可能是n4的长链的长链-(CH2)-n的吸收，的吸收，由于在由于在1000-1300cm-1也没有吸收，因此醚键也也没有吸收，因此醚键也可以排除，这样，最后，可能确定该未知聚合可以排除，这样，最后，可能确定该未知聚合物可能是聚乙烯。物可能是聚乙烯。图图3未知聚合物的未知聚合物的IR谱图谱图（肯定法）（肯定法）4肯定法肯定法在在3100-3000cm-1区域的谱带是由芳环或烯类的区域的谱带是由芳环或烯类的CH伸伸缩振动产生的。缩振动产生的。在在3000-2800cm-1区域的谱带是饱和烃化合物的吸收。区域的谱带是饱和烃化合物的吸收。2000-1668cm-1区域的一系列弱谱带是对应芳环区域的一系列弱谱带是对应芳环 Ar-H的的倍频和组频的吸收。这些谱带的位置和数目表明化合物中有倍频和组频的吸收。这些谱带的位置和数目表明化合物中有单取代芳环的存在。单取代芳环的存在。760cm-1是芳环上的是芳环上的5个相邻的质子个相邻的质子 Ar-H，进一步证实有单，进一步证实有单取代芳环的存在。取代芳环的存在。芳环的结构还可由芳环的结构还可由1600，1580，1500和和1450cm-1谱带证实。谱带证实。在在1500-1400cm-1区域的谱带与区域的谱带与CH2或或CH变形有关。变形有关。965cm-1的谱带归属与反式不饱和基团的面外弯曲振的谱带归属与反式不饱和基团的面外弯曲振动。动。990-910cm-1的谱带是和末端乙烯基有关，进一步的谱带是和末端乙烯基有关，进一步证实不饱和性。证实不饱和性。1640cm-1的谱带是归属与的谱带是归属与C=C伸缩振动，其强度较伸缩振动，其强度较弱，说明不饱和双键的含量不太高。弱，说明不饱和双键的含量不太高。由上可知，化合物中包含单取代苯环，同时有反式双由上可知，化合物中包含单取代苯环，同时有反式双键和末端双键。样品是聚合物，因此只要用少数标准键和末端双键。样品是聚合物，因此只要用少数标准谱图进行核对，证明未知物为苯乙烯谱图进行核对，证明未知物为苯乙烯-丁二烯共聚物。丁二烯共聚物。图图4未知聚合物的未知聚合物的IR谱图谱图（肯定法与否定法相结合）（肯定法与否定法相结合）5 5肯定法与否定法相结合肯定法与否定法相结合 在审视一张未知高聚物的样品谱图时，往往同时在审视一张未知高聚物的样品谱图时，往往同时采用肯定法和否定法，即根据谱带，一方面肯定某些采用肯定法和否定法，即根据谱带，一方面肯定某些官能团的存在，一方面又排除某些结构存在的可能。官能团的存在，一方面又排除某些结构存在的可能。根据基团频率的肯定法分析，看出存在着甲基、根据基团频率的肯定法分析，看出存在着甲基、亚甲基及可能存在的次甲基，以及酯基官能团。否定亚甲基及可能存在的次甲基，以及酯基官能团。否定法发现，样品中不存在胺、芳香烃、氰基、醇、酰胺、法发现，样品中不存在胺、芳香烃、氰基、醇、酰胺、环及亚胺等结构。查对烷烃酯类聚合物谱图，证明该环及亚胺等结构。查对烷烃酯类聚合物谱图，证明该材料为聚丙烯酸丁酯。材料为聚丙烯酸丁酯。1Polyethylene低低压压聚聚乙乙烯烯为为线线型型结结构构，一一般般含含有有烯烯类类端端基基，在在990和和909cm-1出出有有两两条条弱弱谱谱带带，分分别别归归属属与与RCH=CH2中中CH反反式式面面外外弯弯曲曲振振动动及及CH2面外弯曲振动。面外弯曲振动。线线型型聚聚乙乙烯烯结结晶晶度度较较高高，在在图图中中还还可可看看到到其分裂较为明显的双峰。其分裂较为明显的双峰。高压聚乙烯有较多的支链，主要是乙基和高压聚乙烯有较多的支链，主要是乙基和丁基侧链，在丁基侧链，在1379cm-1处有甲基的对称变形，处有甲基的对称变形，振动谱带，同时在振动谱带，同时在890和和1080cm-1处也有弱处也有弱谱带。谱带。2.Polypropylene3000-2800cm-1区域区域多重叠合的多重叠合的CH2，CH，CH3中的中的CH伸伸缩振动；缩振动；1462cm-1附近的附近的CH2和和CH3的弯曲振的弯曲振动；动；1380cm-1附近的附近的CH3弯曲振动。弯曲振动。1230、1199、1131cm-1间规间规PP非晶带。非晶带。3Polystylene3103-3000cm-1区区域域的的谱谱带带是是由由芳芳环环的的CH伸伸缩缩振动产生的特征带。振动产生的特征带。3000-2800cm-1区域的谱带是由区域的谱带是由CH2或或CH上的上的C-H伸缩振动。伸缩振动。2000-1680cm-1区区域域是是PS特特有有的的一一系系列列较较弱弱谱谱带带，它它们们是是对对应应芳芳环环 Ar-H的的倍倍频频和和组组频频的的吸吸收收。这这些些谱谱带带的位置和数目表明化合物中有单取代芳环的存在。的位置和数目表明化合物中有单取代芳环的存在。1601cm-1-1是是苯苯环环的的骨骨架架伸伸缩缩振振动动，由由于于一一个个氢氢被被取取代代，原原有有的的苯苯的的对对称称性性被被破破坏坏，振振动动时时分分子子偶偶极极距距变化增大，所以谱带很强。变化增大，所以谱带很强。757757及及699cm699cm-1-1处的谱带，归属与苯环的处的谱带，归属与苯环的5 5个相邻碳个相邻碳上质子的面外伸缩振动，是典型的单取代苯的特征谱上质子的面外伸缩振动，是典型的单取代苯的特征谱带。带。5肯定法与否定法相结合肯定法与否定法相结合在审视一张在审视一张4Poly（vinylacetate）1740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；1240和和1020cm-1的两条谱带是的两条谱带是PVAc最特征的吸最特征的吸收谱带，归属与收谱带，归属与-COOH3，中的，中的-COO-和和-O-CH-的伸的伸缩振动；缩振动；1370cm-1的谱带归属于甲基的变形振动。由于相的谱带归属于甲基的变形振动。由于相连羰基的加强，使得它比亚甲基的变形振动谱带强得连羰基的加强，使得它比亚甲基的变形振动谱带强得多。多。5.PVC(1)1250和和1340cm-1的的较较强强谱谱带带，归归属属于于CH弯弯曲曲振振动动，由由于于它它与与氯氯原原子子连连接接在在同同一一碳碳原原子子上上，使其吸收强度大大增强；使其吸收强度大大增强；(2)1430cm-1的的强强谱谱带带归归属属于于CH2的的变变形形振振动动，和和正正常常CH2的的变变形形振振动动频频率率（1475cm-1）比比较较，谱谱带带向向低低频频方方向向位位移移了了约约45cm-1，同同时时强强度度显显着着增加，这也是受氯原子的影响所造成的；增加，这也是受氯原子的影响所造成的；800-600cm-1有有一一些些较较宽宽、较较强强的的谱谱带带，彼彼此重叠在一起，它们是此重叠在一起，它们是CCl伸缩振动的吸收；伸缩振动的吸收；1100cm-1处的谱带是处的谱带是CC伸缩振动的吸收；伸缩振动的吸收；960cm-1处的谱带是处的谱带是CH2面内摇摆振动吸收。面内摇摆振动吸收。图图10PMMA、PAN、PVA 6MMA、PAN、PVA在审视一张在审视一张4Poly（vinylacetate）1740cm-1的的最最强强谱谱带带，是是羰羰基基伸伸缩缩振振动动的的吸吸收收；1240和和1020cm-1的的两两条条谱谱带带是是PVAc最最特特征征的的吸吸收收谱谱带带，归归属属与与-COOH3，中中的的-COO-和和-O-CH-的伸缩振动；的伸缩振动；1370cm-1的的谱谱带带归归属属于于甲甲基基的的变变形形振振动动。由由于于相相连连羰羰基基的的加加强强，使使得得它它比比亚亚甲甲基基的的变变形形振振动谱带强得多。动谱带强得多。7PET1730cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；1265和和1110cm-1的的两两条条谱谱带带归归属属于于-COOC-上上C-O的的伸缩振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯；伸缩振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯；30002800cm-1及及14501350cm-1区域的谱带是由区域的谱带是由CH2振动引起的；振动引起的；31003000cm-1区区域域的的谱谱带带是是由由芳芳环环上上的的C-H伸伸缩缩振振动引起的；动引起的；730cm-1处的谱带是面外弯曲振动吸收；处的谱带是面外弯曲振动吸收；873cm-1处处的的谱谱带带归归属属于于芳芳环环上上两两个个相相邻邻的的CH变变形形振振动；动；16201450cm-1间间的的谱谱带带较较弱弱，可可能能与与分分子子对对称称性性有有关；关；3540cm-1处处的的谱谱带带是是未未反反应应羟羟基基OH伸伸缩缩振振动动引引起起的。的。8.UP1735cm-1的最强谱带，归属于酯的羰基伸缩振动；的最强谱带，归属于酯的羰基伸缩振动；1275cm-1的的CO伸缩振动证实酯基存在；伸缩振动证实酯基存在；31003000cm-1的谱带为不饱和的谱带为不饱和=C-H伸缩振动；伸缩振动；1460cm-1谱带为直链谱带为直链C=C伸缩振动；伸缩振动；1600，1500和和1490cm-1谱带为芳环的谱带为芳环的C=C伸缩振动吸收伸缩振动吸收引起的；引起的；740cm-1为邻二取代的四个相邻氢面外弯曲振动谱带；为邻二取代的四个相邻氢面外弯曲振动谱带；710cm-1的为芳环骨架弯曲振动谱带；的为芳环骨架弯曲振动谱带；750790cm-1之间的谱带，加上上述两个谱带，构成典之间的谱带，加上上述两个谱带，构成典型的邻苯二酯的光谱特征；型的邻苯二酯的光谱特征；9.PA1640cm-1的最强谱带，是酰胺基的羰基伸缩振动的的最强谱带，是酰胺基的羰基伸缩振动的吸收，即酰胺吸收，即酰胺带；带；1560cm-1次强谱带，是次强谱带，是NH弯曲振动和弯曲振动和CN伸缩伸缩振动的组合吸收，即酰胺振动的组合吸收，即酰胺带；带；3090cm-1谱带是酰胺谱带是酰胺带的倍频；带的倍频；1260cm-1区域的谱带也是由区域的谱带也是由CNH振动产生的，振动产生的，酰胺酰胺带；带；690cm-1谱带归属于谱带归属于N-H面外摇摆振动。面外摇摆振动。10Epox830cm-1谱带是对位取代苯环上两个相谱带是对位取代苯环上两个相邻氢原子的面外弯曲振动吸收。邻氢原子的面外弯曲振动吸收。915cm-1谱带是链端环氧基的吸收。谱带是链端环氧基的吸收。11聚甲基硅氧烷聚甲基硅氧烷11001000cm-1区域的谱带是区域的谱带是SiOSi伸缩振伸缩振动的吸收。动的吸收。1260cm-1和和1410cm-1两条谱带分别是由两条谱带分别是由SiCH3基团的基团的CH3对称变形振动和不称变形振动引起的。对称变形振动和不称变形振动引起的。800cm-1谱带是由谱带是由SiC伸缩振动和伸缩振动和CH3面内摇摆面内摇摆振动产生的。振动产生的。30002800区域的谱带是甲基区域的谱带是甲基CH的伸缩振动。的伸缩振动。510和和390cm-1谱带分别由谱带分别由SiOSi和和OSiCH3弯曲振动引起的。弯曲振动引起的。