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红外光谱新技术在高分子材料中的应用 演讲人：张志伟 目 录 1 红外光谱技术 2 高分子材料制样方法 3 红外光谱图的解析法 4 红外光谱技术在高分子材料研究中的应用 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相应的红外吸收光谱。 图1 傅里变换叶红外光谱仪 图2 傅里叶变换光谱仪的结构框图 傅里叶变换红外光谱仪是由光学测量系统、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，其结构框图如图2所示。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制仪器运行。 1.1 聚合物红外光谱的分类 红外光谱区常分成近红外、中红外、远红外三个区，红外光谱分析的使用范围主要是在中红外区， 最常使用的波数范围是3800～650/cm-1，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IR 光谱中往往是最强的，明显地显示这个基团的结构特征。 1.2 聚合物红外光谱的特点 在高分子材料的剖析工作中，红外光谱法是红外光谱法就是鉴别聚合物最常用、最普遍和最有效的方法。 红外光谱法的主要特点是： （1）分析速度快、效率高。 （2）不破坏被分析样品。 （3）可以分析具有各种物理状态和各种外观形态的有机和 无机化合物。 （4）测试重现性好。由于光谱测量的稳定性,测试结果很 少受人为因素的影响。 （5）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。 2 高分子材料制样方法 高分子材料制样方法主要有： （1）薄膜法 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，而不能热压的，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。 （2）KBr 压片法 KBr压片法是一种常用的方法, 它适用于固体粉末样品。如果高分子样品不是粉末状, 那么 就将研细后的高聚物样品和粉末混研均匀，然后将其放入磨具内压成透明的薄片待用。 （3）切片法 用于不能采用溶解、熔融或加压等 手段改变物理状态时的高聚物样品的制备 3 红外光谱图的解析法 3.1 红外光谱的特征量 （1）谱峰位置，即波长或波数。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。 （2）谱峰强度，即透射百分率或吸收百分率。谱峰强度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。 （3）谱峰形状。谱峰形状包括谱带是否有分裂，还反映了分子结构特性，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。 3.2 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。 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1000～600 cm-1 区域。 3.3 谱图解析 谱图解析最简单可靠的方法就是把待鉴别物的谱图与标准谱图对照。对照谱图时应注意：① 同一聚合物物态不同，红外谱图不完全一致；② 如用溶剂，应与标准谱图相同, 一般情况下应用非极性溶剂；③ 由于其它原因可能会出现杂峰(假谱带)。在谱图的官能团区(4000 —1330cm-1)可用否定法和肯定法帮助推断未知聚合物中存在或不存在某些基团, 进一步缩小可能的聚合物范围。 否定法：如果在某个基团的特征频率吸收区找不到吸收峰，就可推断未知样中不存在该基团。 肯定法：针对谱图上强的吸收带，确定是属于什么官能团, 然后再分析具有较强特征性的吸收带，聚合物试样可能有这些吸收带所对应的官能团。 3.4 红外光谱图的解析实例 1、聚乙烯红外光谱解析 图4 聚乙烯红外光谱