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1、第1章 熱分析方法1.熱分析是測(cè)量物質(zhì)的物理或化學(xué)參數(shù)對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān)系的一種分析技術(shù)。2、所謂程序控制溫度,就是把溫度看著是時(shí)間的函數(shù)。3、熱分析的定義是:在程序控溫下測(cè)量物質(zhì)的物性與溫度關(guān)系的一類(lèi)技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為“熱分析” 4、熱重法TG: 在程序控制溫度下,測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 5、微商熱重法DTG: 給出熱重曲線對(duì)時(shí)間或溫度一級(jí)微商的方法。 6、熱差分析法DTA: 在程序控制溫度下,測(cè)量物質(zhì)與參比物之間溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 7、差示掃描量熱法DSC: 在程序控制溫度下,測(cè)量輸給物質(zhì)與參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 第一節(jié) TG及DTG 1、TG及DTG的測(cè)試原理:
2、通過(guò)用熱天平測(cè)量加熱時(shí)物質(zhì)的質(zhì)量變化,凡是物質(zhì)加熱或冷卻過(guò)程中有重量變化的都可以用這兩種方法進(jìn)行測(cè)量。 2、兩種測(cè)量方式:零位法、變位法 3、各種因素對(duì)TG測(cè)重的影響:浮力的影響、對(duì)流的影響、還有試樣盤(pán)的形狀、試樣量、氣氛、升溫速度以及被分析樣品的揮發(fā)物的再凝縮、溫度的測(cè)量等,甚至同樣的樣品在不同廠家不同型號(hào)的儀器所得到的結(jié)果也會(huì)有所不同。為了得到最佳的可比性,應(yīng)該盡可能穩(wěn)定每次實(shí)驗(yàn)的條件,以便減少誤差,使結(jié)果更能說(shuō)明問(wèn)題。 4、 TG及DTG在高分子材料研究中的應(yīng)用:(1)熱穩(wěn)定性的評(píng)定(2)添加劑的分析(3)共聚物和共混物的分析(4)揮發(fā)物的分析(5)水分的測(cè)定(6)氧化誘導(dǎo)期的測(cè)定(7)
3、固化過(guò)程分析(8)熱分解動(dòng)力學(xué)研究(差示法、多種加熱速率法)。 5、 很多高分子材料在加熱時(shí)有失重過(guò)程,這些過(guò)程包括各種物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng),所以應(yīng)用TG及DTG方法來(lái)分析高分子材料時(shí)能得到多方面的信息,如配方的分析、熱穩(wěn)定性的研究、熱裂解機(jī)理的研究、聚合物并用及共聚物的研究和某些化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究等。 5、評(píng)價(jià)熱穩(wěn)定性:簡(jiǎn)單的相同條件比較法(相對(duì)熱穩(wěn)定性比較)、關(guān)鍵溫度表示法(特征溫度比較)、ipdt(積分程序分解溫度)法(陰影面積少穩(wěn)定性差)、最大失重速度法(即DTG曲線的峰頂溫度就是最大失重速度點(diǎn)溫度)、ISO法和ASTM法等 測(cè)定增塑劑、水分的含量。 第2節(jié) DTA和DSC 第3節(jié) 一
4、、 DTA:把試樣和參考試樣同置于相同的加熱或冷卻的條件下,觀察溫度(或時(shí)間)的變化,記錄兩者的溫差,所得到的溫差與溫度(或時(shí)間)的關(guān)系曲線,就是DTA曲線。 1、影響基線偏移儀器的零基線的因素:試樣與參考試樣之間的熱容差、升溫速度、在不同儀器上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也會(huì)有差別 2、DTA在分析物質(zhì)時(shí)所得到的信息總結(jié)起來(lái)有兩點(diǎn):(1)物質(zhì)的一些熱物理量的變化(2)物質(zhì)發(fā)生的熱效應(yīng)二、DSC:使試樣與參考試樣絕熱分離開(kāi),分別輸入能量,測(cè)量使兩者的溫差等于零時(shí)所需的能量差“得塔”E與溫度T的關(guān)系。 1、DTA和DSC的應(yīng)用:(1)玻璃化溫度的測(cè)定(2)結(jié)晶熔點(diǎn)及結(jié)晶度的測(cè)定(3)聚合物的氧化和熱裂解的研究(4
5、)比熱容的測(cè)定(5)純度的測(cè)定(6)加工工藝溫度的預(yù)測(cè)。 它們的最大特點(diǎn)是:能測(cè)定一切有熱效應(yīng)的過(guò)程紅外光譜 1、原子光譜是由原子中電子能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的。發(fā)射光譜是指構(gòu)成物質(zhì)的原子、分子或離子受到熱能、電能或化學(xué)能的激發(fā)而產(chǎn)生的光譜。吸收光譜則是物質(zhì)吸收光源輻射所產(chǎn)生的光譜。由于振動(dòng)能級(jí)間的躍遷所產(chǎn)生的光譜叫做振動(dòng)光譜,振動(dòng)能級(jí)間的能量差相當(dāng)于紅外光的能量,振動(dòng)光譜也稱(chēng)紅外光譜。由于轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的光譜叫做轉(zhuǎn)動(dòng)光譜或遠(yuǎn)紅外光譜。近紅外區(qū)頻率:4000-12820cm負(fù)一次方,主要涉及O-H,N-H,C-H;中紅外區(qū):200-4000cm涉及分子的基頻吸收,是最有用的區(qū)域;遠(yuǎn)紅外區(qū):10
6、-200cm ,是分子的純轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷以及晶格振動(dòng)。 2、分子的基本振動(dòng)稱(chēng)為簡(jiǎn)正振動(dòng),簡(jiǎn)正振動(dòng)的特點(diǎn):分子質(zhì)心保持不變,整體不轉(zhuǎn)動(dòng),所有原子都是同向運(yùn)動(dòng),每一簡(jiǎn)正振動(dòng)代表一種振動(dòng)方式,有自己的特征頻率。 3、伸縮振動(dòng):原子沿著鍵軸方向伸縮使鍵長(zhǎng)發(fā)生變化的振動(dòng)。有對(duì)稱(chēng)或不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)。彎曲振動(dòng)又稱(chēng)變形振動(dòng):指鍵角發(fā)生變化的振動(dòng);分為面內(nèi)或面外彎曲振動(dòng);面內(nèi)彎曲振動(dòng)分為剪式振動(dòng)和平面搖擺振動(dòng);兩個(gè)原子在同一平4、 紅外光譜研究?jī)?nèi)容:未知聚合物的測(cè)定、添加劑的分析、聚合物的結(jié)構(gòu)(鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu))、結(jié)構(gòu)變化的分析、結(jié)晶度的測(cè)定、取向度的測(cè)定、表面分析、聚合反應(yīng)和聚合物老化的研究等。 5、 差譜就
7、是一個(gè)光譜減去另一個(gè)光譜以分析兩個(gè)光譜的差異。 6、 紅外光聲光譜 光聲探測(cè)器和紅外光譜技術(shù)結(jié)合即為紅外光聲光譜。 7、 傅里葉變換紅外光聲光譜法在高聚物研究中的應(yīng)用:交聯(lián)材料的研究、耐高溫材料的第2章第3章熱分析部分: 1、請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)臒岱治龇椒?,將下列各組中的兩種聚合物鑒別出來(lái),請(qǐng)做出簡(jiǎn)要說(shuō)明。 (1) 高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE); (2) 聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP); (3) 順式聚丁二烯和反式聚丁二烯 (4) 丁二烯-苯乙烯無(wú)規(guī)共聚物(丁苯橡膠SBR)和丁二烯-苯乙烯-丁二烯 三嵌段共聚物(熱塑性彈性體SBS)。 2、簡(jiǎn)要說(shuō)明熱差分析法(DTA)和示差掃
8、描量熱法(DSC)的基本原理。如何應(yīng)用DTA或DSC研究丁腈橡膠(NBR)與聚氯乙烯(PVC)共混物的相容性,并畫(huà)出示意圖3、 高密度聚乙烯( HDPE) 和聚酰胺6(PA6) 是廣泛使用的塑料材料, HDPE 價(jià)格低廉、質(zhì)輕、成型性好、吸水率低;PA6 具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性及良好的耐油性和耐溶劑性。但是聚烯烴和尼龍共混體系屬于極不相容共混體系,必須進(jìn)行增容才有實(shí)用價(jià)值。下圖是以聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐( PEgMAH) 為增容劑,采用示差掃描量熱分析法(DSC)對(duì)HDPE/ PA6 共混合金的增容作用進(jìn)行的研究結(jié)果。圖1 和圖2 分別是有無(wú)PEgMAH 體系和不同PEgMAH 用量HDPE/
9、 PA6 共混體系的DSC 譜圖,表1 是相應(yīng)DSC 數(shù)據(jù)表。請(qǐng)根據(jù)圖12及表1,分析PEgMAH對(duì)HDPE/ PA6 共混合金的增容作用4、 橡膠胎面膠配方組成中常包含聚合物、加工助劑、炭黑及其它無(wú)機(jī)填料。請(qǐng)選用適當(dāng)?shù)臒岱治龇椒?,?duì)其配方組成進(jìn)行定量分析,并做出簡(jiǎn)要說(shuō)明。 5、 有研究發(fā)現(xiàn),炭黑有從飽和聚合物向高不飽和聚合物轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)。請(qǐng)選用適當(dāng)?shù)臒岱治龇椒?,設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案,闡述炭黑在氯化丁基橡膠CIIR和順丁橡膠BR并用膠中的分散狀態(tài),請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明。 6、下圖為某一復(fù)合材料的熱失重曲線,請(qǐng)從圖中指出該復(fù)合材料的主要配方組成6、7、 聚合物中常添加一些增塑劑改善材料的加工性能和耐寒性,使材
10、料質(zhì)地變軟。如PVC中常加入鄰苯二甲酸二丁酯(DOP)作為增塑劑。請(qǐng)運(yùn)用熱分析方法簡(jiǎn)要說(shuō)明如何判斷增塑劑的作用及如何定量分析出DOP在PVC中的含量。 8、 純PVC分別在200和420附近開(kāi)始各有一個(gè)失重過(guò)程,對(duì)應(yīng)的失重量分別為60%和40%?,F(xiàn)有一個(gè)碳酸鈣含量為20wt%聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料樣品,請(qǐng)劃出其熱重(TG)曲線和微商熱重(DTG)曲線示意圖(假設(shè)碳酸鈣在測(cè)試溫度范圍內(nèi)不發(fā)生分解),并作出簡(jiǎn)要說(shuō)明。 9、天然橡膠(NR)是使用量最大的橡膠品種,具有很好的彈性和強(qiáng)度,但因含有大量不飽和鍵而易于熱氧老化。因此NR配方中常加入防老劑D來(lái)抑制或延緩氧化反應(yīng),提高其熱穩(wěn)定性。請(qǐng)說(shuō)明如何應(yīng)
11、用TG來(lái)比較加與不加防老劑D的天然橡膠制品的熱穩(wěn)定性,并畫(huà)出示意圖(已知:純天然橡膠的起始分解溫度約為200,外推終止溫度約為313,超過(guò)350后失重率為100%)。 10.紅外光譜部分: 1、基團(tuán)振動(dòng)的頻率與化學(xué)鍵兩端的原子質(zhì)量、化學(xué)鍵力常數(shù)的關(guān)系如何?請(qǐng)排列出下列各組基團(tuán)伸縮振動(dòng)頻率大小順序: (1)C-H, C-D, C-Cl,C-Br,C-I (2)C-O, C=O, CN (3)下列分子中的C=O 其中X為叔丁基11. .選擇合適的紅外光譜分析方法,分析PE在機(jī)械應(yīng)力作用下的表面結(jié)構(gòu)變化情況,并簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)試原理及實(shí)驗(yàn)方案。12. 選擇合適的紅外光譜分析方法,分析順丁橡膠在熱氧老化作用
12、下的表面結(jié)構(gòu)變化情況,并簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)試原理及實(shí)驗(yàn)方案。 13. 低溫聚合的PVC具有較高的結(jié)晶度。當(dāng)加入增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯(DOP),在DOP用量不大時(shí),DOP主要在PVC中的結(jié)晶區(qū)發(fā)生作用,對(duì)晶區(qū)部分一些不大。請(qǐng)用紅外光譜方法證明這一現(xiàn)象,并簡(jiǎn)要說(shuō)明研究方案。(已知1435cm 1 和1427cm1分別為PVC的非晶譜帶和結(jié)晶譜帶) 14. 選擇合適的紅外光譜分析方法,對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂固化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率進(jìn)行分析計(jì)算請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)試原理和計(jì)算方法。(已知915cm1為環(huán)氧樹(shù)脂中環(huán)氧基團(tuán)的特征吸收峰) 15.電鏡部分: 1、下圖為PP/PA6和PP/PP-g-MAH/PA6的掃描電鏡照片(PP-g-MA
13、H為PP接枝馬來(lái)酸酐),請(qǐng)根據(jù)電鏡照片指出其制樣方法,并對(duì)比分析兩個(gè)體系的界面情況對(duì)性能的影響16、彈性體增韌體系的增韌效果與彈性體在基體中分散狀態(tài)有密切的關(guān)系。下圖是利用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚彈性體(SEBS)增韌聚苯醚(PPO)體系的電鏡照片(圖1a為PPO/SEBS含量為0/100,圖1b為PPO/SEBS含量為80/20,)。請(qǐng)根據(jù)電鏡照片分析其制樣方法,說(shuō)明圖中黑、白顏色各代表什么組份?并說(shuō)明分散狀態(tài)對(duì)PPO增韌的影響。17.PPO/SEBS共混物的透射電子顯微鏡照片 18.下面為PP結(jié)晶的透射電鏡和掃描照片,請(qǐng)指出哪種是TEM照片,哪張是SE
14、M照片,并說(shuō)明理由及制樣方法。 19.聚丙烯(PP)具有高強(qiáng)度、良好的加工性能和價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn),但是聚丙烯形態(tài)穩(wěn)定性差,耐沖擊強(qiáng)度低。玻璃微珠(GB)具有填充能力高,可提高塑料加工性,使制品內(nèi)應(yīng)力分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。圖2是未處理的GB和表面處理后的GB與PP復(fù)合材料的掃描電鏡照片(SEM)。請(qǐng)簡(jiǎn)述制樣方法,并分析處理前后對(duì)材料性能的影響。20.透射電子顯微鏡(TEM)觀察高分子試樣時(shí),如何提高試樣的襯度?如果 用透射電鏡來(lái)研究SBS熱塑性彈性體的加氫改性產(chǎn)物,應(yīng)該如何制樣?如何判斷加氫的效果?21.簡(jiǎn)要說(shuō)明掃描電子顯微鏡(SEM)中的二次電子像的成像原理。二次電子像主要反映樣品的什么特征?用SEM
15、觀察高分子材料時(shí),在樣品制備上應(yīng)注意哪些問(wèn)題? 7. 有人擬通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)來(lái)研究順丁橡膠(順式1,4-聚丁二烯)增韌的聚苯乙烯(即通常所說(shuō)的高抗沖聚苯乙烯HIPS)的形態(tài)結(jié)構(gòu),試問(wèn)該如何制樣?請(qǐng)說(shuō)明理由。 8有人在用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察某一高分子材料樣品時(shí),發(fā)現(xiàn)存在一些具有特殊形狀的顆粒,如何對(duì)這些顆粒的成分進(jìn)行分析? 9.核磁共振: 1、簡(jiǎn)要說(shuō)明產(chǎn)生核磁共振的條件。已知一有機(jī)添加劑C5H10O的NMR 1H譜(見(jiàn)圖3),請(qǐng)寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)式,并說(shuō)明理由9、 請(qǐng)簡(jiǎn)述如何利用NMR測(cè)定苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物中苯乙烯的摩爾分?jǐn)?shù),需給出適當(dāng)?shù)挠?jì)算過(guò)程。已知:d7時(shí)的峰面積為A,所
16、有峰的總面積為A總。 X(A/5)/(A總/8) 10、請(qǐng)簡(jiǎn)述如何利用NMR測(cè)定丁苯共聚物中苯乙烯的摩爾分?jǐn)?shù),需給出適當(dāng)?shù)挠?jì)算過(guò)程。已知:d7時(shí)的峰面積為A,所有峰的總面積為A總4、簡(jiǎn)述1HNMR化學(xué)位移產(chǎn)生的原因及影響因素。下圖為聚丙烯、聚異丁烯和聚異戊烯的1H的NMR譜圖 ,請(qǐng)指出(a),(b),(c)分別對(duì)應(yīng)的是哪個(gè),并說(shuō)明理由10、 簡(jiǎn)述1HNMR化學(xué)位移產(chǎn)生的原因及影響因素。請(qǐng)指出下圖哪個(gè)是聚丙酸乙烯酯,哪個(gè)是聚丙烯酸乙酯,說(shuō)明理由11、12、 6.如果不考慮由自旋偶合作用產(chǎn)生共振吸收峰的自旋裂分現(xiàn)象,試畫(huà)出聚乙烯醇CH2-CH(OH)的核磁共振氫譜(1H-NMR)示意圖,比較各吸收
17、峰的相對(duì)強(qiáng)度及其對(duì)應(yīng)的化學(xué)位移的相對(duì)大小,并說(shuō)明原因。13、 高分子近代測(cè)試復(fù)習(xí) 一.填空:1. 高聚物紅外譜圖的三要素指:譜帶的位置、譜帶的形狀、譜帶的相對(duì)強(qiáng)度;2. 紅外光譜定量分析的依據(jù)是:物質(zhì)組分的吸收峰強(qiáng)度的大小來(lái)進(jìn)行的。 3. 核磁共振的共振條件:原子核的自旋量子數(shù)I不能為零;有自旋的原子核必須置于一外加磁場(chǎng)H。中,使核磁能級(jí)發(fā)生分裂;必須有一外加的頻率為v的電磁輻射,其能量正好是作旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)的原子核的兩能級(jí)差,才能被原子核吸收,使其從低能態(tài)躍遷到高能態(tài),從而發(fā)生核磁共振。 4. 有機(jī)化合物四種類(lèi)型的躍遷:n-*、-*、n-6*、6-6*;四種吸收帶:R吸收帶(n-*)、K吸收帶(-
18、*)、B吸收帶(-*)、E吸收帶(-*)。 5. 在紫外吸收光譜中,隨著溶劑極性的增大,(-*)躍遷的吸收峰紅移;(n-*)躍遷的吸收峰藍(lán)移。 6. 做掃描電鏡時(shí),要求樣品(必須為固體),高分子樣品在觀察前要預(yù)先在分析表面上蒸鍍一層厚度為(10nm)的金屬膜,這是因?yàn)椋阂韵呻姮F(xiàn)象。 7. 由X射線管發(fā)出的X射線包含兩部分:(連續(xù)譜)和(特征譜)。SAXS的散射角小于(2°)。 8. 透射電鏡的成像原理為:利用成像電磁透鏡成像,并一次成像;掃描電鏡的成像原理:則不需要成像透鏡,其圖像是按一定時(shí)間空間順序逐點(diǎn)形成的,并在鏡體外顯像管上顯示。 9. 分子吸收紅外輻射必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件:(
19、1)振動(dòng)過(guò)程發(fā)生偶極距發(fā)生變化(2)輻射能量與振動(dòng)能級(jí)差相當(dāng)。 10. 傅立葉變換紅外光譜儀的優(yōu)點(diǎn):具有很高的分辨率、波數(shù)精度高、掃描速度快、光譜范圍寬、能量輸出大、光譜重復(fù)性好。 11. 各官能團(tuán)的基團(tuán)頻率:C=O15401870;(羧酸的羰基在1700附近,而羥基在25003500,峰值在3000附近,很具有特征性。) 12. O-H基在31003700區(qū)域。N-H也在這個(gè)區(qū)域32003500。 醚類(lèi)C-O-C在11001300區(qū)域。 過(guò)氧化物C-O-O在11761198區(qū)域。 含硫磷化合物:在11001250區(qū)域。 12.H。磁旋比=2.67 ;13C=0.6721 13.核磁共振普中不
20、同質(zhì)子產(chǎn)生不同化學(xué)位移的根本原因:是不同質(zhì)子處于靜磁場(chǎng)中所受的屏蔽效應(yīng)不同,使得每個(gè)原子核所處的化學(xué)環(huán)境不同而引起Larmor進(jìn)動(dòng)頻率不同,化學(xué)位移自然不同14、 二、簡(jiǎn)答: 1. 影響基團(tuán)紅外吸收譜帶位移的因素? 答:影響基團(tuán)紅外吸收譜帶位移的因素:(1)誘導(dǎo)效應(yīng)。在具有一定極性的共價(jià)鍵中,隨著取代基的電負(fù)性不同而產(chǎn)生不同程度的靜電誘導(dǎo)效應(yīng),引起分子中電荷分布的變化,從而改變鍵的力常數(shù),使振動(dòng)頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。(2)共軛效應(yīng)。使電子云密度平均化,雙建略有伸長(zhǎng),單鍵略有縮短。(3)鍵應(yīng)力和空間效應(yīng)的影響。(4)氫鍵效應(yīng)。(5)偶合效應(yīng)。(6)費(fèi)米共振。(7)物態(tài)變化及溶劑的影響。 2. 基團(tuán)
21、振動(dòng)的頻率與化學(xué)鍵兩端的原子量、化學(xué)鍵力常數(shù)的關(guān)系如何? 答:化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率決定于組成這一化學(xué)鍵的原子質(zhì)量和鍵的力常數(shù)。v=1/2根號(hào)(k/m);O-H>C-H>C-C>C-O C=C>C=O>C-O 3. 分子吸收紅外輻射必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件?起吸收強(qiáng)度主要由哪些因素決定? 答:(1)振動(dòng)過(guò)程發(fā)生偶極距發(fā)生變化(2)輻射能量與振動(dòng)能級(jí)差相當(dāng)。紅外吸收譜帶的強(qiáng)度決定于偶極矩變化的大小。振動(dòng)時(shí)偶極矩變化越大,吸收強(qiáng)度越大。 4. 用紅外光譜法研究高分子材料時(shí),常用哪些制樣方法?它們各有何優(yōu)缺點(diǎn)? 答:(1)溶液鑄膜法。優(yōu)點(diǎn):制得的樣品厚度均勻。缺點(diǎn):制樣花費(fèi)時(shí)間較多,
22、而且在聚合物里殘留溶劑的消除比較麻煩。(2)熱壓成膜法。優(yōu)點(diǎn):一定壓力下可以得到厚度適當(dāng)?shù)谋∧ぃ且环N最簡(jiǎn)單的方法。缺點(diǎn):壓力和溫度控制需要做到正確操作。(3)顯微切片。需要樣品有一定的硬度,太軟不行,太硬也不行。(4)鹵化物壓片法。(5)熱裂解方法。很多交聯(lián)樹(shù)脂或橡膠類(lèi)步溶不熔的聚合物用此法。 5. 傅里葉變換紅外光譜法與色散型的紅外光譜法比較有哪些優(yōu)點(diǎn)? 答:(1)具有很高的分辨率。(2)波數(shù)精度高。(3)掃描速度快。(4)光譜范圍寬。(5)能量輸出大。 6. 某一單位從一進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行紅外光譜分析得到的紅外譜,請(qǐng)問(wèn)是否含有苯環(huán)? 答:從1500cm-1和1590吸收帶的看出有苯環(huán)骨架振動(dòng)譜
23、帶,820是對(duì)位取代苯環(huán)上相鄰兩個(gè)氫的面外彎曲振動(dòng),而17002000的一組不強(qiáng)的吸收帶又是苯環(huán)的C-H面外彎曲振動(dòng)的倍頻和合頻,證明有苯環(huán)的存在。1760是C=O的伸縮振動(dòng)譜帶,為什么頻率比一般的羰基高,有可能由相連接的基團(tuán)或原子的誘導(dǎo)效應(yīng)的影響造成的。 7. 1220、1190、1160等譜帶是C-O的伸縮振動(dòng)的吸收帶,1080和1050是C-O-與苯環(huán)相連的醚鍵的伸縮振動(dòng),1380和1360這雙峰吸收特征性很強(qiáng),是兩個(gè)甲基連接在一個(gè)碳原子上。2950和2850是CH3上的飽和C-H伸縮振動(dòng)吸收帶。最后證明是聚碳酸酯?!?C(=O)-O-苯-C(兩個(gè)甲基)-苯-O- 7.某一未知聚合物?
24、答:從圖可以排除O-H,N-H和C=-N基團(tuán)。譜圖上1600、1580是苯環(huán)的骨架振動(dòng)譜帶,760和690是單取代苯的譜帶,16682000一系列低強(qiáng)度譜帶是苯環(huán)上C-H面外彎曲振動(dòng)的倍頻和合頻,這就證明了該聚合物含有苯環(huán)。28003000的譜帶是飽和碳?xì)浠衔锏腃-H伸縮振動(dòng)譜帶。14001500的譜帶是-CH2-和C-H的變形振動(dòng)有關(guān)的譜帶是反式不飽和基團(tuán)的C-H面外彎曲的特征譜帶,990和910是與末端的乙烯基有關(guān)的譜帶。所以該聚合物含有單取代苯環(huán),又有反式雙鍵和末端雙鍵的化合物,不含其他的元素,只有碳?xì)浣M成。而且也不會(huì)由單烯類(lèi)單體聚合而成。所以查證是丁二烯和苯乙烯的共聚物。8. 8.在
25、聚合物研究中,有時(shí)需要分析聚合物中少量的配合劑(增塑劑、抗氧劑等)以及這些配合劑與聚合物本體相連的作用情況,差譜法可以勝任。又如聚合物完全結(jié)晶和非完全結(jié)晶也可以用此法。光譜C是從結(jié)晶度高的光譜A減去結(jié)晶度低的光譜B得到的差示光譜,已得到純的晶區(qū)光譜。9. 二核磁共振: 1.核磁共振譜中氫譜和碳譜的有什么區(qū)別?特點(diǎn)? 答:與氫譜相比碳譜有以下特點(diǎn):、信號(hào)強(qiáng)度和靈敏度低、化學(xué)位移范圍寬、耦合常數(shù)大(13C-1H耦合)、馳豫時(shí)間長(zhǎng)、共振方法多、譜圖簡(jiǎn)單。 10. 2.影響NMR中化學(xué)位移大小的主要因素有哪些? 答:誘導(dǎo)效應(yīng)|(核外電子云的抗磁性屏蔽是影響質(zhì)子化學(xué)位移的主要因素)、相連碳原子的雜化態(tài)影
26、響、各向異性效應(yīng)(反向起屏蔽作用,在高場(chǎng);同向起去屏蔽作用,在低場(chǎng))、范德華效應(yīng)、氫鍵的影響(氫鍵形成降低核外電子云密度)、溶劑效應(yīng)、交換反應(yīng)、溫度, PH值、同位素等。 11. 3.說(shuō)明核磁共振波普中的化學(xué)位移和偶合常數(shù)是如何產(chǎn)生的?它們?cè)诰酆衔镅芯恐懈饔惺裁从猛荆?答:化學(xué)位移:由于核周?chē)肿迎h(huán)境不同而使其共振頻率發(fā)生位移??梢岳没瘜W(xué)位移堅(jiān)定化合物中的含有氫原子的基團(tuán)。偶合常數(shù):由自旋偶合產(chǎn)生的譜線間距叫做偶合常數(shù)。作用:利用它與化學(xué)位移之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系以及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)鑒定化合物的結(jié)構(gòu)。12. 4.設(shè)計(jì)一個(gè)方案,測(cè)定丁苯橡膠樣品中丁二烯和苯乙烯的組成比? 答:由于NMR譜峰的強(qiáng)度與物質(zhì)相應(yīng)的元
27、素有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,尤其是對(duì)于1H-NMR,共振峰的積分面積正比于相應(yīng)的質(zhì)子數(shù),所以可以通過(guò)直接測(cè)定質(zhì)子數(shù)之比而得到各基團(tuán)的定量結(jié)果。 設(shè)化學(xué)位移=7.0處峰面積為A,而其他吸收峰面積之和定義At,其中每個(gè)H相應(yīng)峰面積為Aa,則共聚物中芳香氫有A/Aa個(gè),烷烴氫有At/Aa個(gè)。苯乙烯單元數(shù)為A/5Aa,由于在苯乙烯單元中還有3個(gè)烷基氫,因此丁二烯的氫為:At/Aa-3A/5Aa=(At-3/5A)/Aa 丁二烯單元數(shù)為:(At-3/5A)/6Aa=(5At-3A)/30Aa 由此得到苯乙烯和丁二烯的組成比:6A/(5At-3A) 5.聚丙酸乙烯脂和聚丙烯酸乙酯的鑒別在譜圖上首先確認(rèn)Ha和Hb(
28、-CH3)的峰,由于Ha相鄰的-CH3而被分裂成四重峰,而Hb相鄰-CH2分裂成三重峰,因此容易確認(rèn)。兩者差別在于聚丙酸乙烯酯中的Ha與羰基相鄰,而聚丙烯酸乙酯的Ha直接與氧相鄰,使得前者化學(xué)位移比后者小。在譜圖中1.1出的三重峰可推斷為甲基中的氫核,由于與-CH2-相連被分裂為三重峰;2.25處的四重峰可推斷為-CH2-中的氫核,因鄰接有-CH3,被分裂為四重峰。因此其1.11,2.25,為聚丙酸乙烯酯。1.21,4.12,為聚丙烯酸乙酯。13. 三、透射電鏡: 1.透射電鏡對(duì)樣品的要求:(1)樣品必須能夠在電子束輻照、熱河真空條件下保持穩(wěn)定。(2)電子束穿透能力比較弱,因此樣品不能太厚,必
29、須盡可能薄一般50nm左右,保持適當(dāng)?shù)暮穸?。?)放進(jìn)電鏡中觀察時(shí),所用的支持膜必須很薄和均勻(一般支持膜厚度應(yīng)小于20nm),以便透過(guò)更多的入射電子。 常用制樣方法:(1)液相滴附法(2)超薄切片法(3)復(fù)型法。4投影法、5蝕刻法、6離子轟擊減薄法。 14. 2.如何研究嵌段共聚物SBS的組成? 答:可以利用:超薄切片和OsO4染色技術(shù)研究。將SBS從甲苯溶液中澆注成膜,分別在垂直和平行于膜面切片,經(jīng)OsO4染色后,得到的TEM照片??梢缘玫奖揭蚁┖投《┑馁|(zhì)量比為80/20的照片在垂直和平行膜面的切片上,聚丁二烯相都以球形粒子分散在連續(xù)相聚苯乙烯中。當(dāng)丁二烯含量提高道60/40后,垂直和平
30、行膜面的切片上,聚丁二烯相都主要為類(lèi)似圓柱的結(jié)構(gòu),聚苯乙烯仍為連續(xù)相。當(dāng)丁二烯再次提高,到40/60后,垂直和平行膜面的切片都形成了丁二烯和苯乙烯嵌段層疊狀結(jié)構(gòu)。 15. 四、掃描電鏡: 1.掃描電鏡的特點(diǎn):儀器分辨率高、放大倍數(shù)變化范圍大、觀察試樣的景深大,圖像富有立體感、樣品制備簡(jiǎn)單、可以通過(guò)電子學(xué)方法方便有效地控制和改善圖像的質(zhì)量、可進(jìn)行綜合分析2.掃描電鏡制備樣品的要求: 答:(1)觀察的樣品必須為固體,同時(shí)在真空條件下能夠保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。含有水封或者有機(jī)溶劑的樣品,應(yīng)事先干燥,或在預(yù)抽氣室適當(dāng)“預(yù)抽”。(2)掃描電鏡觀察的樣品應(yīng)有良好的導(dǎo)電性,或至少樣品表面要有良好的導(dǎo)電性。(3)小
31、心保護(hù)樣品的原始狀態(tài)。 16. 名詞解析: 第一章 熱分析方法 1、熱分析 是測(cè)量物質(zhì)的物理或化學(xué)參數(shù)對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān)系的一種分析技術(shù)。 2、所謂程序控制溫度,就是把溫度看著是時(shí)間的函數(shù)。 3、熱分析的定義是:在程序控溫下測(cè)量物質(zhì)的物性與溫度關(guān)系的一類(lèi)技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為“熱分析” 4、熱重法TG: 在程序控制溫度下,測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 5、微商熱重法DTG: 給出熱重曲線對(duì)時(shí)間或溫度一級(jí)微商的方法。 6、熱差分析法DTA: 在程序控制溫度下,測(cè)量物質(zhì)與參比物之間溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 17. 7、差示掃描量熱法DSC: 在程序控制溫度下,測(cè)量輸給物質(zhì)與參比物的功率差與溫度關(guān)系的一
32、種技術(shù)。 18. 第一節(jié) TG及DTG 2.掃描電鏡制備樣品的要求: 答:(1)觀察的樣品必須為固體,同時(shí)在真空條件下能夠保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。含有水封或者有機(jī)溶劑的樣品,應(yīng)事先干燥,或在預(yù)抽氣室適當(dāng)“預(yù)抽”。(2)掃描電鏡觀察的樣品應(yīng)有良好的導(dǎo)電性,或至少樣品表面要有良好的導(dǎo)電性。(3)小心保護(hù)樣品的原始狀態(tài)。 19. 名詞解析: 第一章 熱分析方法 1、熱分析 是測(cè)量物質(zhì)的物理或化學(xué)參數(shù)對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān)系的一種分析技術(shù)。 2、所謂程序控制溫度,就是把溫度看著是時(shí)間的函數(shù)。 3、熱分析的定義是:在程序控溫下測(cè)量物質(zhì)的物性與溫度關(guān)系的一類(lèi)技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為“熱分析” 4、熱重法TG: 在程序控制溫度下,測(cè)量物
33、質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 5、微商熱重法DTG: 給出熱重曲線對(duì)時(shí)間或溫度一級(jí)微商的方法。 6、熱差分析法DTA: 在程序控制溫度下,測(cè)量物質(zhì)與參比物之間溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 7、差示掃描量熱法DSC: 在程序控制溫度下,測(cè)量輸給物質(zhì)與參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。20. 第一節(jié) TG及DTG 1、TG及DTG的測(cè)試原理:通過(guò)用熱天平測(cè)量加熱時(shí)物質(zhì)的質(zhì)量變化,凡是物質(zhì)加熱或冷卻過(guò)程中有重量變化的都可以用這兩種方法進(jìn)行測(cè)量。 2、兩種測(cè)量方式:零位法、變位法 3、各種因素對(duì)TG測(cè)重的影響:浮力的影響、對(duì)流的影響、還有試樣盤(pán)的形狀、試樣量、氣氛、升溫速度以及被分析樣品的揮發(fā)物的
34、再凝縮、溫度的測(cè)量等,甚至同樣的樣品在不同廠家不同型號(hào)的儀器所得到的結(jié)果也會(huì)有所不同。為了得到最佳的可比性,應(yīng)該盡可能穩(wěn)定每次實(shí)驗(yàn)的條件,以便減少誤差,使結(jié)果更能說(shuō)明問(wèn)題。21. 4、TG及DTG在高分子材料研究中的應(yīng)用:(1)熱穩(wěn)定性的評(píng)定(2)添加劑的分析(3)共聚物和共混物的分析(4)揮發(fā)物的分析(5)水分的測(cè)定(6)氧化誘導(dǎo)期的測(cè)定(7)固化過(guò)程分析(8)熱分解動(dòng)力學(xué)研究(差示法、多種加熱速率法很多高分子材料在加熱時(shí)有失重過(guò)程,這些過(guò)程包括各種物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng),所以應(yīng)用TG及DTG方法來(lái)分析高分子材料時(shí)能得到多方面的信息,如配方的分析、熱穩(wěn)定性的研究、熱裂解機(jī)理的研究、聚合物并用及共
35、聚物的研究和某些化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究等。22. 5、評(píng)價(jià)熱穩(wěn)定性:簡(jiǎn)單的相同條件比較法(相對(duì)熱穩(wěn)定性比較)、關(guān)鍵溫度表示法(特征溫度比較)、ipdt(積分程序分解溫度)法(陰影面積少穩(wěn)定性差)、最大失重速度法(即DTG曲線的峰頂溫度就是最大失重速度點(diǎn)溫度)、ISO法和ASTM法等 測(cè)定增塑劑、水分的含量。15、 第二節(jié) DTA和DSC 一、 DTA:把試樣和參考試樣同置于相同的加熱或冷卻的條件下,觀察溫度(或時(shí)間)的變化,記錄兩者的溫差,所得到的溫差與溫度(或時(shí)間)的關(guān)系曲線,就是DTA曲線。 16、 1、影響基線偏移儀器的零基線的因素:試樣與參考試樣之間的熱容差、升溫速度、在不同儀器上的實(shí)驗(yàn)
36、結(jié)果也會(huì)有差別 17、 2、DTA在分析物質(zhì)時(shí)所得到的信息總結(jié)起來(lái)有兩點(diǎn):(1)物質(zhì)的一些熱物理量的變化(2)物質(zhì)發(fā)生的熱效應(yīng) 二、DSC:使試樣與參考試樣絕熱分離開(kāi),分別輸入能量,測(cè)量使兩者的溫差等于零時(shí)所 需的能量差“得塔”E與溫度T的關(guān)系。 18、 1、DTA和DSC的應(yīng)用:(1)玻璃化溫度的測(cè)定(2)結(jié)晶熔點(diǎn)及結(jié)晶度的測(cè)定(3)聚合物的氧化和熱裂解的研究(4)比熱容的測(cè)定(5)純度的測(cè)定(6)加工工藝溫度的預(yù)測(cè)。 它們的最大特點(diǎn)是:能測(cè)定一切有熱效應(yīng)的過(guò)程。 第二章 紅外光譜 1、原子光譜是由原子中電子能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的。發(fā)射光譜是指構(gòu)成物質(zhì)的原子、分子或離子受到熱能、電能或化學(xué)能的激
37、發(fā)而產(chǎn)生的光譜。吸收光譜則是物質(zhì)吸收光源輻射所產(chǎn)生的光譜。由于振動(dòng)能級(jí)間的躍遷所產(chǎn)生的光譜叫做振動(dòng)光譜,振動(dòng)能級(jí)間的能量差相當(dāng)于紅外光的能量,振動(dòng)光譜也稱(chēng)紅外光譜。由于轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的光譜叫做轉(zhuǎn)動(dòng)光譜或遠(yuǎn)紅外光譜。近紅外區(qū)頻率:4000-12820cm負(fù)一次方,主要涉及O-H,N-H,C-H;中紅外區(qū):200-4000cm涉及分子的基頻吸收,是最有用的區(qū)域;遠(yuǎn)紅外區(qū):10-200cm ,是分子的純轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷以及晶格振動(dòng)。 2、分子的基本振動(dòng)稱(chēng)為簡(jiǎn)正振動(dòng),簡(jiǎn)正振動(dòng)的特點(diǎn):分子質(zhì)心保持不變,整體不轉(zhuǎn)動(dòng),所有原子都是同向運(yùn)動(dòng),每一簡(jiǎn)正振動(dòng)代表一種振動(dòng)方式,有自己的特征頻率。 3、伸縮振動(dòng):
38、原子沿著鍵軸方向伸縮使鍵長(zhǎng)發(fā)生變化的振動(dòng)。有對(duì)稱(chēng)或不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)。彎曲振動(dòng)又稱(chēng)變形振動(dòng):指鍵角發(fā)生變化的振動(dòng);分為面內(nèi)或面外彎曲振動(dòng);面內(nèi)彎曲振動(dòng)分為剪式振動(dòng)和平面搖擺振動(dòng);兩個(gè)原子在同一平面內(nèi)彼此相同彎曲叫做剪式振動(dòng);鍵角不變化只是作為一個(gè)整體在分子的平面內(nèi)左右搖擺,叫做面內(nèi)搖擺振動(dòng)。面外彎曲振動(dòng)分為扭絞振動(dòng)和非平面搖擺振動(dòng)。 4、分子吸收紅外輻射必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件:(1)振動(dòng)過(guò)程發(fā)生偶極距發(fā)生變化(2)輻射能量與振動(dòng)能級(jí)差相當(dāng)。 5、振動(dòng)的頻率隨基團(tuán)的折合質(zhì)量的增大而減少,隨鍵的力常數(shù)增大而增大。伸縮振動(dòng)的力常數(shù)比變形振動(dòng)的大,所以伸縮振動(dòng)的吸收出現(xiàn)在較高的頻率區(qū),而變形振動(dòng)出現(xiàn)在較低的頻率
39、區(qū)。 6、由基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)之間的躍遷所產(chǎn)生的紅外吸收稱(chēng)為基頻吸收,從基態(tài)到第二、第三激發(fā)態(tài)的躍遷所產(chǎn)生的譜帶稱(chēng)為倍頻。 7、如果光子能量嚴(yán)格等于兩種基頻躍遷的能量總和,在光譜中產(chǎn)生了這兩個(gè)基頻之和的吸收帶,稱(chēng)為和頻譜帶;如果光子能量等于兩個(gè)基頻躍遷能量之差,所產(chǎn)生的譜帶稱(chēng)為差頻譜帶。 8、當(dāng)倍頻或合頻(和頻和差頻)位于一基頻附近時(shí),則倍頻峰或合頻峰的強(qiáng)度常被加強(qiáng),而基頻強(qiáng)度被減弱,這種現(xiàn)象叫做費(fèi)米共振。 9、具有相同化學(xué)鍵或官能團(tuán)的一系列化合物有近似的共同的紅外吸收頻率,這種頻率稱(chēng)為特征振動(dòng)頻率或基團(tuán)頻率10、一些同系物或結(jié)構(gòu)相近的化合物在這個(gè)區(qū)域的譜帶往往有一定的差別,對(duì)于每個(gè)化合物都會(huì)有
40、些不同,如人的指紋一樣,故稱(chēng)這個(gè)區(qū)域?yàn)橹讣y區(qū)。 12、常用兩種紅外光譜儀:光柵型紅外光譜儀,傅立葉變換紅外光譜儀。 13、傅立葉變換紅外光譜儀的優(yōu)點(diǎn):具有很高的分辨率、波數(shù)精度高、掃描速度快、光譜范圍寬、能量輸出大、光譜重復(fù)性好。原理:將一張干涉圖通過(guò)計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算變換成一張紅外光譜圖15、多重衰減內(nèi)反射紅外光譜(MIR):光線并不是在樣品的表面被直接反射回來(lái)的,而是穿過(guò)樣品表面內(nèi)一定深度后再返回表面。如果樣品沒(méi)有產(chǎn)生吸收,則是全反射,如果有吸收,則反射光的強(qiáng)度在被吸收的頻率位置就減弱,從而產(chǎn)生了普通透射吸收的現(xiàn)象,這樣得到的光譜稱(chēng)為內(nèi)反射光譜,其吸收強(qiáng)度可多次反射來(lái)增加,稱(chēng)為多重衰減內(nèi)反射
41、紅外光譜法。 第五節(jié) 紅外光譜的應(yīng)用 16、紅外光譜的解析有三要素:譜帶的位置、譜帶的形狀、譜帶的相對(duì)強(qiáng)度。 17、紅外光譜研究?jī)?nèi)容:未知聚合物的測(cè)定、添加劑的分析、聚合物的結(jié)構(gòu)(鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu))、結(jié)構(gòu)變化的分析、結(jié)晶度的測(cè)定、取向度的測(cè)定、表面分析、聚合反應(yīng)和聚合物老化的研究等。 18、差譜就是一個(gè)光譜減去另一個(gè)光譜以分析兩個(gè)光譜的差異。 第六節(jié) 紅外光聲光譜 19、光聲探測(cè)器和紅外光譜技術(shù)結(jié)合即為紅外光聲光譜。 20、傅里葉變換紅外光聲光譜法在高聚物研究中的應(yīng)用:交聯(lián)材料的研究、耐高溫材料的研究、表面結(jié)構(gòu)研究。 第三章 核磁共振波譜法(NMR) 1、核磁共振波譜是分子中原子核自旋能級(jí)的
42、躍遷產(chǎn)生的吸收光譜,吸收頻率較低,是一種分析高聚物的微觀化學(xué)結(jié)構(gòu)、構(gòu)象、弛豫現(xiàn)象的有效手段。被測(cè)對(duì)象分為氫譜和碳譜2、核磁共振是指處于外磁場(chǎng)中的物質(zhì)原子核系統(tǒng)受到相應(yīng)頻率(兆赫數(shù)量級(jí)的射頻)的電磁波作用時(shí),在其磁能級(jí)之間發(fā)生的共振躍遷現(xiàn)象。 3、從激發(fā)狀態(tài)恢復(fù)到Boltzmann平衡的過(guò)程就是馳豫過(guò)程。即原子核由高能態(tài)回復(fù)到低能態(tài)而不發(fā)射原來(lái)所吸收的能量的過(guò)程。 4、自旋-晶格馳豫:自旋核與周?chē)肿咏粨Q能量的過(guò)程,又稱(chēng)為縱向馳豫。 縱向馳豫的結(jié)果:高能級(jí)的核數(shù)目減少,就整個(gè)自旋體系來(lái)說(shuō),總能量下降。 5、自旋-自旋馳豫:核與核之間進(jìn)行能量交換的過(guò)程,也稱(chēng)為橫向馳豫。橫向弛豫的結(jié)果:交換能量的兩
43、個(gè)核的取向被掉換,各種能級(jí)的核數(shù)目不變,系統(tǒng)的總能量不變。 6、屏蔽效應(yīng):核周?chē)碾娮訉?duì)抗外加磁場(chǎng)強(qiáng)度所起的作用。 7、化學(xué)位移:電子云密度和核所處的化學(xué)環(huán)境有關(guān),因核所處化學(xué)環(huán)境改變而引起的共振條件變化的現(xiàn)象。 由于核的磁屏蔽效應(yīng),必須增加外磁場(chǎng)強(qiáng)度才能達(dá)到共振條件,若固定外磁場(chǎng)強(qiáng)度,必須降低射頻頻率才能達(dá)到共振條件。化學(xué)位移越大表示屏蔽作用越小,吸收峰出現(xiàn)在低場(chǎng),化學(xué)位移越小表示屏蔽作用越大。吸收峰出現(xiàn)在高場(chǎng)?;瘜W(xué)位移采用相對(duì)值,以便使用不同的H0測(cè)定時(shí)對(duì)于一個(gè)相同化學(xué)環(huán)境的核有相同的化學(xué)位移值,從理論上某核的化學(xué)位移應(yīng)以它的裸核為基準(zhǔn)進(jìn)行比較,但在實(shí)際應(yīng)用中采用一參考物質(zhì)(一般是四甲基硅
44、烷T(mén)MS)做標(biāo)準(zhǔn),樣品與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的共振頻率的相對(duì)差就定義為該核的化學(xué)位移8、由于鄰近核的自旋磁場(chǎng)所造成的相互影響而使NMR譜峰分裂的現(xiàn)象就叫做自旋-自旋偶合,同向加強(qiáng),反向減弱;可得(n+1)規(guī)律:即n個(gè)質(zhì)子就會(huì)使與其偶合的質(zhì)子產(chǎn)生(n+1)個(gè)分裂峰;偶合作用所產(chǎn)生的兩條譜線間距離為J,稱(chēng)作為偶合常數(shù)。 偶合的大小與兩偶合的距離有關(guān),距離越近偶合越強(qiáng),可估計(jì)兩個(gè)氫原子的距離或位置,峰的分裂要用高分辨的核磁共振儀才能測(cè)出。 偶合是通過(guò)成鍵電子對(duì)間接傳遞的,不是通過(guò)空間磁性傳遞的。表示偶合的磁核之間相互干擾程度的大小,以赫茲為單位。偶合常數(shù)與外加磁場(chǎng)無(wú)關(guān),與兩個(gè)核在分子中相隔的化學(xué)鍵的數(shù)目和種類(lèi)有
45、關(guān)。J的大小還與化學(xué)鍵的性質(zhì)及立體化學(xué)因素有關(guān)偶合常數(shù)有三類(lèi):同碳偶合、鄰碳偶合、遠(yuǎn)程偶合 影響偶合常數(shù)的因素:與發(fā)生偶合的兩個(gè)(組)磁核之間相隔的化學(xué)鍵數(shù)目有關(guān) ;與電子云密度有關(guān);與核所處的空間相對(duì)位置有關(guān)。 9、影響化學(xué)位移的因素:誘導(dǎo)效應(yīng)|(核外電子云的抗磁性屏蔽是影響質(zhì)子化學(xué)位移的主要因素)、相連碳原子的雜化態(tài)影響、各向異性效應(yīng)(反向起屏蔽作用,在高場(chǎng);同向起去屏蔽作用,在低場(chǎng))、范德華效應(yīng)、氫鍵的影響(氫鍵形成降低核外電子云密度)、溶劑效應(yīng)、交換反應(yīng)、溫度,PH值、同位素等。 10、化學(xué)等價(jià)核:化學(xué)位移相同的核?;瘜W(xué)不等價(jià)核:化學(xué)位移不同的核。 11、磁等價(jià)核(磁全同核):如果兩個(gè)
46、原子核不僅化學(xué)位移相同(即化學(xué)等價(jià)),而且還以相同的耦合常數(shù)與分子中的其他核耦合,則這兩個(gè)原子核就是磁等價(jià)的。 復(fù)雜光譜的簡(jiǎn)化:去偶法、位移試劑、采用不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)測(cè)定。 12、NMR譜圖的四個(gè)基本特征:峰的位置,峰的強(qiáng)度(一個(gè)峰所包圍的面積來(lái)測(cè)量,峰面積的大小正比于該基團(tuán)所含共振核的數(shù)目)、峰的分裂、峰的寬度(與弛豫的時(shí)間成反比)。 第四節(jié) 核磁共振碳譜 12、與氫譜相比碳譜有以下特點(diǎn):、信號(hào)強(qiáng)度和靈敏度低、化學(xué)位移范圍寬、耦合常數(shù)大(13C-1H耦合)、馳豫時(shí)間長(zhǎng)、共振方法多、譜圖簡(jiǎn)單。 13、碳譜的測(cè)定方法最常見(jiàn)的為質(zhì)子噪聲去耦譜。特點(diǎn):每一種化學(xué)等價(jià)的碳原子只有一條譜線,原來(lái)被氫耦合分
47、裂的幾條譜線并為一條,譜線強(qiáng)度增加;反轉(zhuǎn)門(mén)控去耦譜14、影響化學(xué)位移的因素:碳譜中化學(xué)位移的決定因素是順磁屏蔽項(xiàng)。(氫譜化學(xué)位移的決定因素是抗磁屏蔽項(xiàng))雜化、誘導(dǎo)效應(yīng)、空間效應(yīng)、缺電子效應(yīng)、共軛效應(yīng)和超共軛效應(yīng)、電場(chǎng)效應(yīng)。 15、核磁共振碳譜的解析:區(qū)分譜圖中的溶劑峰和雜質(zhì)峰 、分析化合物結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性 、按化學(xué)位移值分區(qū)確定碳原子類(lèi)型 、碳原子級(jí)數(shù)的確定 、對(duì)碳譜中各譜線進(jìn)行歸屬 。 16、碳十三-NMR的去偶技術(shù):質(zhì)子寬帶去偶(完全去偶、雙共振技術(shù)、均以單峰出現(xiàn))、偏共振去偶(可識(shí)別伯、仲、叔碳,可用n+1規(guī)律)、選擇性去偶、核的Overhause效應(yīng)(質(zhì)子寬帶去偶不僅使譜圖大大簡(jiǎn)化,而且使
48、峰強(qiáng)度大大提高,遠(yuǎn)大于多峰的合并,約大百分之二百,這對(duì)定量計(jì)算產(chǎn)生一定影響,這種現(xiàn)象稱(chēng)為核的Overhause效應(yīng)。) 17、影響13C化學(xué)位移的因素:碳的雜化、取代基的電負(fù)性、立體構(gòu)型、溶劑效應(yīng)、溶劑酸度。 18、核磁共振儀有兩大類(lèi)型:寬譜線核磁共振儀、高分辨核磁共振儀(兩種方法:選用合適的溶劑、采用魔角旋轉(zhuǎn)及其他技術(shù))。三大部分組成:磁鐵(產(chǎn)生一個(gè)恒定磁場(chǎng))、探頭(檢測(cè)核磁共振信號(hào))、譜儀(內(nèi)裝有射頻發(fā)生器和信號(hào)放大顯示裝置,工作方式一種是連續(xù)波方式包括掃頻和掃場(chǎng),另一種是脈沖傅立葉變換方式)。 19、核的共振取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度和射頻頻率。固定磁場(chǎng)強(qiáng)度連續(xù)改變射頻頻率則可以找到一個(gè)頻率產(chǎn)生共振
49、,這叫做掃頻。固定一射頻頻率連續(xù)改變場(chǎng)強(qiáng)則可以找到一定場(chǎng)強(qiáng)產(chǎn)生共振,這叫做掃場(chǎng)。兩種方法得到的譜圖是等價(jià)的。掃描速度不能太快。 20、儀器的主要性能指標(biāo):分辨率(指儀器分辨相鄰譜線的能力,分辨率越高譜線,越窄兩峰間距越小。)、靈敏度、穩(wěn)定性。 21、研究固體高分子材料的常用技術(shù):魔角旋轉(zhuǎn)技術(shù)、交叉極化技術(shù)、偶極去偶技術(shù)。特別適用于樣品不能溶解的聚合物和需要了解樣品在固體狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)信息22、核磁共振波譜法在聚合物研究中的應(yīng)用:高分子的定性鑒別、共聚物組成比例的測(cè)定、端基的分析、聚合物立構(gòu)規(guī)整性研究、聚合物鏈的序列結(jié)構(gòu)分析、高分辨國(guó)體NMR的應(yīng)用 第五章 電子顯微鏡 第四節(jié) 透射電子顯微鏡 1、分辨本領(lǐng):是指顯微鏡能分辨的樣品上兩點(diǎn)間的最小距離。 2、透射電子顯微鏡主要包括電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、電器。 3、對(duì)磁透鏡的要求:一是要短焦距,二是高放大率。 4、分辨率主要取決于物鏡。 5、透射電子顯微鏡的主要性能指標(biāo):分辨率、放大率、加速電壓、衍射相機(jī)長(zhǎng)度、自動(dòng)化程度、所具備的功能等。 6、放大率是指電子圖像相對(duì)于試樣的線形放大倍數(shù)。 7、圖像的襯度:圖像上明暗的差異?;蚍Q(chēng)圖像的反差。幾何像差:由于透鏡磁場(chǎng)幾何形狀上的缺陷而造成的。色差:由于電磁波的波長(zhǎng)或能量發(fā)生一定幅度的改變而造成的。 8、散射:樣品中元素的原子核和核外電子的電場(chǎng)使入射電子
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