常見聚合物的紅外光譜.ppt

2019/12/19,材料研究方法,1,常見聚合物的紅外光譜定性分析1.六個區(qū)：區(qū)18001700cm-1：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亞胺等；區(qū)17001500cm-1：聚酰胺、三聚氰胺-甲醛樹脂；區(qū)15001300cm-1：飽和聚烴、極性基團取代的聚烴；區(qū)13001200cm-1：芳香族聚密、含氯聚合物；區(qū)12001000cm-1：聚醚、醇類、含氯、含氮聚合物；區(qū)1000600cm-1：取代苯、不飽和雙鍵和含氯聚合物以及含有硅和鹵素的聚合物。,2019/12/19,材料研究方法,2,1.直接查對譜圖(1)Hummel&Scholl,InfraredAnalysisofPolymers,ResinsandAdditives,AnAtlas,Afremow&IsaKson,InfraredSpectroscopy:ItsUseintheCoatingIndustryColthup,Daly&Wiberley,IntroductiontoInfraredandRamanSpectroscopySadtler,單體和聚合物的紅外光譜圖,2019/12/19,材料研究方法,3,1.否定法如果某個基團的特征頻率吸收區(qū)，找不到吸收峰，我們就判斷樣品中部不存在該基團。,2019/12/19,材料研究方法,4,對應(yīng)與否定法認(rèn)別光譜的特征基團頻率,2019/12/19,材料研究方法,5,圖2未知聚合物的IR譜圖（否定法）,2019/12/19,材料研究方法,6,在1300cm-1波數(shù)以上，從高波數(shù)檢查起，可知不存在羥基、胺基、不飽和烴、氰基、異腈酸酯基和羰基，在1000cm-1以下，僅有一對雙峰（731cm-1和720cm-1），由于不存在芳香族和烯類，因此只可能是n4的長鏈-(CH2)-n的吸收，由于在1000-1300cm-1也沒有吸收，因此醚鍵也可以排除，最后，可能確定該未知聚合物可能是聚乙烯。,2019/12/19,材料研究方法,7,圖3未知聚合物的IR譜圖（肯定法）,2019/12/19,材料研究方法,8,4肯定法在3100-3000cm-1區(qū)域的譜帶是由芳環(huán)或烯類的CH伸縮振動產(chǎn)生的。在3000-2800cm-1區(qū)域的譜帶是飽和烴化合物的吸收。2000-1668cm-1區(qū)域的一系列弱譜帶是對應(yīng)芳環(huán)Ar-H的倍頻和組頻的吸收。這些譜帶的位置和數(shù)目表明化合物中有單取代芳環(huán)的存在。760cm-1是芳環(huán)上的5個相鄰的質(zhì)子Ar-H，進一步證實有單取代芳環(huán)的存在。芳環(huán)的結(jié)構(gòu)還可由1600，1580，1500和1450cm-1譜帶證實。,2019/12/19,材料研究方法,9,在1500-1400cm-1區(qū)域的譜帶與CH2或CH變形有關(guān)。965cm-1的譜帶歸屬與反式不飽和基團的面外彎曲振動。990-910cm-1的譜帶是和末端乙烯基有關(guān)，進一步證實不飽和性。1640cm-1的譜帶是歸屬與C=C伸縮振動，其強度較弱，說明不飽和雙鍵的含量不太高。由上可知，化合物中包含單取代苯環(huán)，同時有反式雙鍵和末端雙鍵。樣品是聚合物，因此只要用少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)譜圖進行核對，證明未知物為苯乙烯-丁二烯共聚物。,2019/12/19,材料研究方法,10,圖4未知聚合物的IR譜圖（肯定法與否定法相結(jié)合）,2019/12/19,材料研究方法,11,5肯定法與否定法相結(jié)合在審視一張未知高聚物的樣品譜圖時，往往同時采用肯定法和否定法，即根據(jù)譜帶，一方面肯定某些官能團的存在，一方面又排除某些結(jié)構(gòu)存在的可能。根據(jù)基團頻率的肯定法分析，看出存在著甲基、亞甲基及可能存在的次甲基，以及酯基官能團。否定法發(fā)現(xiàn)，樣品中不存在胺、芳香烴、氰基、醇、酰胺、環(huán)及亞胺等結(jié)構(gòu)。查對烷烴酯類聚合物譜圖，證明該材料為聚丙烯酸丁酯。,2019/12/19,材料研究方法,12,1Polyethylene低壓聚乙烯為線型結(jié)構(gòu)，一般含有烯類端基，在990和909cm-1出有兩條弱譜帶，分別歸屬與RCH=CH2中CH反式面外彎曲振動及CH2面外彎曲振動。線型聚乙烯結(jié)晶度較高，在圖中還可看到其分裂較為明顯的雙峰。高壓聚乙烯有較多的支鏈，主要是乙基和丁基側(cè)鏈，在1379cm-1處有甲基的對稱變形，振動譜帶，同時在890和1080cm-1處也有弱譜帶。,2019/12/19,材料研究方法,13,2019/12/19,材料研究方法,14,2.Polypropylene3000-2800cm-1區(qū)域多重疊合的CH2，CH，CH3中的CH伸縮振動；1462cm-1附近的CH2和CH3的彎曲振動；1380cm-1附近的CH3彎曲振動。1230、1199、1131cm-1間規(guī)PP非晶帶。,2019/12/19,材料研究方法,15,2019/12/19,材料研究方法,16,3Polystylene3103-3000cm-1區(qū)域的譜帶是由芳環(huán)的CH伸縮振動產(chǎn)生的特征帶。3000-2800cm-1區(qū)域的譜帶是由CH2或CH上的C-H伸縮振動。2000-1680cm-1區(qū)域是PS特有的一系列較弱譜帶，它們是對應(yīng)芳環(huán)Ar-H的倍頻和組頻的吸收。這些譜帶的位置和數(shù)目表明化合物中有單取代芳環(huán)的存在。1601cm-1是苯環(huán)的骨架伸縮振動，由于一個氫被取代，原有的苯的對稱性被破壞，振動時分子偶極距變化增大，所以譜帶很強。757及699cm-1處的譜帶，歸屬與苯環(huán)的5個相鄰碳上質(zhì)子的面外伸縮振動，是典型的單取代苯的特征譜帶。,2019/12/19,材料研究方法,17,2019/12/19,材料研究方法,18,5肯定法與否定法相結(jié)合在審視一張4Poly（vinylacetate）1740cm-1的最強譜帶，是羰基伸縮振動的吸收；1240和1020cm-1的兩條譜帶是PVAc最特征的吸收譜帶，歸屬與-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸縮振動；1370cm-1的譜帶歸屬于甲基的變形振動。由于相連羰基的加強，使得它比亞甲基的變形振動譜帶強得多。,2019/12/19,材料研究方法,19,2019/12/19,材料研究方法,20,5.PVC(1)1250和1340cm-1的較強譜帶，歸屬于CH彎曲振動，由于它與氯原子連接在同一碳原子上，使其吸收強度大大增強；(2)1430cm-1的強譜帶歸屬于CH2的變形振動，和正常CH2的變形振動頻率（1475cm-1）比較，譜帶向低頻方向位移了約45cm-1，同時強度顯著增加，這也是受氯原子的影響所造成的；800-600cm-1有一些較寬、較強的譜帶，彼此重疊在一起，它們是CCl伸縮振動的吸收；1100cm-1處的譜帶是CC伸縮振動的吸收；960cm-1處的譜帶是CH2面內(nèi)搖擺振動吸收。,2019/12/19,材料研究方法,21,2019/12/19,材料研究方法,22,圖10PMMA、PAN、PVA,2019/12/19,材料研究方法,23,6MMA、PAN、PVA在審視一張4Poly（vinylacetate）1740cm-1的最強譜帶，是羰基伸縮振動的吸收；1240和1020cm-1的兩條譜帶是PVAc最特征的吸收譜帶，歸屬與-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸縮振動；1370cm-1的譜帶歸屬于甲基的變形振動。由于相連羰基的加強，使得它比亞甲基的變形振動譜帶強得多。,2019/12/19,材料研究方法,24,7PET1730cm-1的最強譜帶，是羰基伸縮振動的吸收；1265和1110cm-1的兩條譜帶歸屬于-COOC-上C-O的伸縮振動。上述譜帶證明該聚合物為聚酯；30002800cm-1及14501350cm-1區(qū)域的譜帶是由CH2振動引起的；31003000cm-1區(qū)域的譜帶是由芳環(huán)上的C-H伸縮振動引起的；730cm-1處的譜帶是面外彎曲振動吸收；873cm-1處的譜帶歸屬于芳環(huán)上兩個相鄰的CH變形振動；16201450cm-1間的譜帶較弱，可能與分子對稱性有關(guān)；3540cm-1處的譜帶是未反應(yīng)羥基OH伸縮振動引起的。,2019/12/19,材料研究方法,25,2019/12/19,材料研究方法,26,8.UP1735cm-1的最強譜帶，歸屬于酯的羰基伸縮振動；1275cm-1的CO伸縮振動證實酯基存在；31003000cm-1的譜帶為不飽和=C-H伸縮振動；1460cm-1譜帶為直鏈C=C伸縮振動；1600，1500和1490cm-1譜帶為芳環(huán)的C=C伸縮振動吸收引起；740cm-1為鄰二取代的四個相鄰氫面外彎曲振動譜帶；710cm-1的為芳環(huán)骨架彎曲振動譜帶；750790cm-1之間的譜帶，加上上述兩個譜帶，構(gòu)成典型的鄰苯二酯的光譜特征；,2019/12/19,材料研究方法,27,2019/12/19,材料研究方法,28,9.PA1640cm-1的最強譜帶，是酰胺基的羰基伸縮振動的吸收，即酰胺帶；1560cm-1次強譜帶，是NH彎曲振動和CN伸縮振動的組合吸收，即酰胺帶；3090cm-1譜帶是酰胺帶的倍頻；1260cm-1區(qū)域的譜帶也是由CNH振動產(chǎn)生的，酰胺帶；690cm-1譜帶歸屬于N-H面外搖擺振動。,2019/12/19,材料研究方法,29,2019/12/19,材料研究方法,30,10Epox830cm-1譜帶是對位取代苯環(huán)上兩個相鄰氫原子的面外彎曲振動吸收。915cm-1譜帶是鏈端環(huán)氧基的吸收。,2019