常见聚合物的红外光谱吸收分析多媒体课件材料

1、2019/4/21,材料研究方法,1,常见聚合物的红外光谱 定性分析 1. 六个区： 区 1800 1700 cm-1：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺等； 区 1700 1500 cm-1：聚酰胺、三聚氰胺-甲醛树脂； 区 1500 1300 cm-1：饱和聚烃、极性基团取代的聚烃； 区 1300 1200 cm-1：芳香族聚密、含氯聚合物； 区 1200 1000 cm-1：聚醚、醇类、含氯、含氮聚合物； 区 1000 600 cm-1：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。,2019/4/21,材料研究方法,2,1. 直接查对谱图 (1) Hummel & Scholl, Infrared Analysis of Polymers, Resins and Additives, An Atlas, Afremow & IsaKson, Infrared Spectroscopy: Its Use in the Coating Industry Colthup, Daly & Wiberley, Introduction to Infrared and Raman Spe

2、ctroscopy Sadtler, 单体和聚合物的红外光谱图,2019/4/21,材料研究方法,3,1. 否定法 如果某个基团的特征频率吸收区，找不到吸收峰，我们就判断样品中部不存在该基团。,2019/4/21,材料研究方法,4,对应与否定法认别光谱的特征基团频率,2019/4/21,材料研究方法,5,图2 未知聚合物的IR谱图 （否定法）,2019/4/21,材料研究方法,6,在1300cm-1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、异腈酸酯基和羰基， 在1000cm-1以下，仅有一对双峰（731cm-1和720cm-1），由于不存在芳香族和烯类，因此只可能是n4的长链-(CH2)-n的吸收， 由于在1000-1300cm-1也没有吸收，因此醚键也可以排除，最后，可能确定该未知聚合物可能是聚乙烯。,2019/4/21,材料研究方法,7,图3 未知聚合物的IR谱图 （肯定法）,2019/4/21,材料研究方法,8,4肯定法 在3100 - 3000 cm-1区域的谱带是由芳环或烯类的CH 伸缩振动产生的。 在3000 - 2800 cm-1区域的谱带是饱和烃化

3、合物的吸收。 2000 - 1668 cm-1区域的一系列弱谱带是对应芳环 Ar-H 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单取代芳环的存在。 760 cm-1是芳环上的5个相邻的质子 Ar-H，进一步证实有单取代芳环的存在。 芳环的结构还可由1600，1580，1500和1450cm-1谱带证实。,2019/4/21,材料研究方法,9, 在1500 - 1400 cm-1区域的谱带与CH2或CH变形有关。 965 cm-1的谱带归属与反式不饱和基团的面外弯曲振动。 990 - 910 cm-1的谱带是和末端乙烯基有关，进一步证实不饱和性。 1640 cm-1的谱带是归属与C=C伸缩振动，其强度较弱，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-丁二烯共聚物。,2019/4/21,材料研究方法,10,图4 未知聚合物的IR谱图 （肯定法与否定法相结合）,2019/4/21,材料研究方法,11,5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，往往同时采用

4、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。 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，证明该材料为聚丙烯酸丁酯。,2019/4/21,材料研究方法,12,1Polyethylene 低压聚乙烯为线型结构，一般含有烯类端基，在990和909 cm-1出有两条弱谱带，分别归属与RCH=CH2中CH反式面外弯曲振动及CH2面外弯曲振动。 线型聚乙烯结晶度较高，在图中还可看到其分裂较为明显的双峰。 高压聚乙烯有较多的支链，主要是乙基和丁基侧链，在1379 cm-1处有甲基的对称变形，振动谱带，同时在890和1080 cm-1处也有弱谱带。,2019/4/21,材料研究方法,13,2019/4/21,材料研究方法,14,2. Polypropylene 3000 - 2800 cm-1区域 多重叠合的CH2，CH，CH3中的CH 伸 缩振动； 1462 cm-1附近的CH2和CH3的弯曲振动； 1380 cm-1附近的

5、CH3弯曲振动。 1230、1199、1131 cm-1 间规PP非晶带。,2019/4/21,材料研究方法,15,2019/4/21,材料研究方法,16,3Polystylene 3103 - 3000 cm-1区域的谱带是由芳环的CH 伸缩 振动产生的特征带。 3000-2800 cm-1区域的谱带是由CH2或CH上的 C-H伸缩振动。 2000-1680 cm-1区域是PS特有的一系列较弱谱带，它们是对应芳环Ar-H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单取代芳环的存在。 1601cm-1是苯环的骨架伸缩振动，由于一个氢被取代，原有的苯的对称性被破坏，振动时分子偶极距变化增大，所以谱带很强。 757及699cm-1处的谱带，归属与苯环的5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带。,2019/4/21,材料研究方法,17,2019/4/21,材料研究方法,18,5肯定法与否定法相结合 在审视一张4Poly（vinyl acetate） 1740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； 1240和1020cm-1的两条谱带是PVAc最特征的吸收谱带，

6、归属与-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸缩振动； 1370cm-1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多。,2019/4/21,材料研究方法,19,2019/4/21,材料研究方法,20,5. PVC (1) 1250和1340 cm-1的较强谱带，归属于CH弯曲振动，由于它与氯原子连接在同一碳原子上，使其吸收强度大大增强； (2) 1430 cm-1的强谱带归属于CH2的变形振动，和正常CH2的变形振动频率（1475 cm-1）比较，谱带向低频方向位移了约45 cm-1，同时强度显着增加，这也是受氯原子的影响所造成的； 800-600 cm-1有一些较宽、较强的谱带，彼此重叠在一起，它们是CCl伸缩振动的吸收； 1100cm-1处的谱带是CC伸缩振动的吸收； 960cm-1处的谱带是CH2面内摇摆振动吸收。,2019/4/21,材料研究方法,21,2019/4/21,材料研究方法,22,图10 PMMA、PAN、PVA,2019/4/21,材料研究方法,23,6 MMA、PAN、PVA 在审视一张4Poly（vinyl acet

7、ate） 1740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； 1240和1020cm-1的两条谱带是PVAc最特征的吸收谱带，归属与-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸缩振动； 1370cm-1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多。,2019/4/21,材料研究方法,24,7PET 1730 cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； 1265和1110cm-1的两条谱带归属于-COOC-上C-O的伸缩振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯； 3000 2800 cm-1及1450 1350 cm-1区域的谱带是由 CH2振动引起的； 3100 3000 cm-1区域的谱带是由芳环上的C-H伸缩振动引起的； 730 cm-1处的谱带是面外弯曲振动吸收； 873 cm-1处的谱带归属于芳环上两个相邻的CH变形振动； 1620 1450 cm-1间的谱带较弱，可能与分子对称性有关； 3540 cm-1处的谱带是未反应羟基OH伸缩振动引起的。,2019/4/21,材料研究方法,25,2019/4/21,材料研究方法,26,8. UP 1735

8、 cm-1的最强谱带，归属于酯的羰基伸缩振动； 1275 cm-1的CO伸缩振动证实酯基存在； 3100 3000 cm-1的谱带为不饱和=C-H伸缩振动； 1460 cm-1谱带为直链C=C伸缩振动； 1600，1500和1490 cm-1谱带为芳环的C=C伸缩振动吸收引起； 740 cm-1为邻二取代的四个相邻氢面外弯曲振动谱带； 710 cm-1的为芳环骨架弯曲振动谱带； 750 790 cm-1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；,2019/4/21,材料研究方法,27,2019/4/21,材料研究方法,28,9. PA 1640 cm-1的最强谱带，是酰胺基的羰基伸缩振动的吸收，即酰胺带； 1560 cm-1次强谱带，是NH弯曲振动和CN伸缩振动的组合吸收，即酰胺带； 3090 cm-1谱带是酰胺带的倍频； 1260 cm-1区域的谱带也是由CNH振动产生的，酰胺带； 690 cm-1谱带归属于N-H面外摇摆振动。,2019/4/21,材料研究方法,29,2019/4/21,材料研究方法,30,10Epox 830 cm-1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。 915 cm-1谱带是链端环氧基的吸收。,2019/4/21,材料研究方法,31,11聚甲基硅氧烷 1100 1000 cm-1区域的谱带是SiOSi伸缩振动的吸收。 1260 cm-1和1410 cm-1两条谱带分别是由SiCH3基团的CH3对称变形振动和不称变形振动引起的。 800 cm-1谱带是由SiC伸缩振动和CH3面内摇摆振动产生的。 3000 2800区域的谱带是甲基CH的伸缩振动。 510和390 cm-1谱带分别由SiOSi和OSiCH3弯曲振动引起的。,

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