二维红外光谱研究聚碳酸酯薄膜中水的扩散 - 长春应用化学研究所.pdfVIP

第２８卷 第１期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．２８Ｉｓｓ．１ ２０１１年１月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｊａｎ．２０１１ 二维红外光谱研究聚碳酸酯薄膜中水的扩散 金　盈　苏朝晖 （中国科学院长春应用化学研究所，高分子物理与化学国家重点实验室　长春 １３００２２） 摘　要　利用二维衰减全反射红外光谱方法，研究了水在聚碳酸酯（ＰＣ）薄膜中的扩散过程，发现水的羟基弯 －１ 曲振动谱带中可以分辨出分别位于１６７２、１６４６和１６２１ｃｍ 的吸收峰，而羟基伸缩振动谱带中可以分辨出分 －１ 别位于３５６０、３４２５和３２５５ｃｍ 的吸收峰，由此可知水分子在聚碳酸酯薄膜中存在３种状态，分别为与羰基形 成强、中强氢键作用的水分子和进入ＰＣ微孔中的弱氢键作用的水分子。经过二维相关分析得到水分子进入 ＰＣ薄膜的顺序为首先形成中等强度的氢键，然后形成弱和强２种强度的氢键。 关键词　水扩散，聚碳酸酯，红外光谱，二维相关分析 中图分类号：Ｏ６３１．１　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１１）０１００１６０６ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１１．００２２６ 双酚Ａ型聚碳酸酯（ｂｉｓｐｈｅｎｏｌＡｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＰＣ），是性能优异的工程塑料，具有很高的光学透明 性和抗冲击强度、优良的热稳定性、耐蠕变性和耐寒性以及良好的电绝缘性和阻燃性，在建筑透明板材、 电子电器、光盘媒介、汽车工业、航空航天和国防军工等领域得到了广泛应用。聚碳酸酯在存储和使用 ［１３］ 中会吸收环境中的水分，在较高的加工温度下会引起聚碳酸酯的水解，导致分子量降低 ，改变分子量 ［１，４］ 分布及玻璃化转变温度（Ｔ） ，使成型制品表面产生条纹；水的存在还可改变其内部应力，使材料脆 ｇ ［１２，４］ ［３］ 化 和破裂 。因此，研究水如何对ＰＣ产生影响，水分子在聚碳酸酯薄膜中的扩散及其状态，对材 料的生产及应用具有指导意义。 目前已有许多文献报道了水在聚合物中的扩散过程，但在不同聚合物中水扩散的情况各不相 ［５６］ ［７９］ 同 。对于聚碳酸酯主要研究了水在ＰＣ中的扩散动力学 ，得到水的扩散系数，但是对于这个过程 中所发生的微观变化却研究甚少，即需要了解水分子对高分子结构的影响机理，并从分子水平上研究其 复杂的动态扩散过程［１０１１］。衰减全反射红外光谱方法（ＡＴＲＦＴＩＲ）可以准确、方便和快捷地研究小分子 在薄膜中扩散的动态过程［１２１３］，而二维红外相关分析（２ＤＩＲ）技术不仅能提高光谱分辨率，还能提供动 态过程中基团之间变化的先后顺序信息［１４１５］，是在分子水平研究水扩散过程的有效手段［１６１８］。本文采 用２ＤＡＴＲＦＴＩＲ方法研究双酚Ａ型聚碳酸酯薄膜中水的扩散及其与聚碳酸酯分子间的相互作用，在微 观层面分析了水分子的扩散过程。 １　实验部分 １．１　试剂和仪器 聚碳酸酯（ＰＣ，日本帝人公司）。超纯水由ＭｉｌｌｉｐｏｒｅＳｉｍｐｌｉｃｉｔｙＵｎｉｔ制备，电导率为 １８２Ｍ ·ｃｍ。 Ω Ｖｅｒｔｅｘ７０型傅里叶变换红外光谱仪（德国Ｂｒｕｋｅｒ公司），配备水平衰减全反射附件（ＺｎＳｅ晶体，４５°）。 二维相关分析使用２ＤＰｏｃｈａ软件（日本ＫｗａｎｓｅｉＧａｋｕｉｎ大学ＤａｉｓｕｋｅＡｄａｃｈｉ编写）。 １．２　实验方法 将聚碳酸酯溶解于三氯甲烷，配制成１０ｇ／Ｌ的溶液。将聚碳酸酯溶液滴在干净的玻璃片上，在室 温下干燥２４ｈ除去溶剂，然后浸泡在水中，从玻璃片