不同塑料的红外光谱的测定.docx

不同塑料的红外光谱的测定（选做实验）小组成员：1153613 石鹏皓1153624 方勇1153633 艾万鹏1153637 张姜1153639 王悦1153640 杨磊1153643 黄心权1153645 潘炯分工明细：软件操作：杨磊、艾万鹏仪器操作：黄心权、张姜材料制备：潘炯、石鹏皓理论指导：方勇报告撰写：王悦、杨磊报告修订与整改：所有小组成员一、实验目的1、复习对红外图谱的解析，重温红外吸收光谱分析的基本原理；2、 通过红外吸收光谱的测定，熟料掌握Nicolet FT-IR的使用方法；3、 测定不同塑料的红外光谱，并进行比较，了解不同塑料制品的不同组成二、实验原理当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振 动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁 , 使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱记录红外光的百分透射比与波数或波长关系 曲线，就得到红外光谱红外光谱图通常用波长（入）或波数（为横坐标，表示吸收峰的 位置，用透光率（T%）或者吸光度（A）为纵坐标，表示吸收强度［1］红外光谱作为“分子的指纹”，广泛用于分子结构和物质化学组成的研究。

利用物 质对红外光波的吸收不进行定性及定量的，不同的物质具有不同的化学键，其吸收波长 不同，而对光波吸收的多少与物质的量成正比，因此可以用来定量本实验用Nicolet FT-IR来测定不同塑料的红外吸收光谱 一些基本振动形式及频率有［2］：1）亚甲基的反对称伸缩振动CH2）2926cm-i；亚甲基的对称伸缩振动CH2） as 2 s 22853cm-1；2） 亚甲基的对称弯曲振动J（CH2）1465cm-i；3） 长亚甲基链的面内摇摆振动叮（CH2）n，n>4], 720cm-i；4） 苯环上不饱和碳氢基团伸缩振动CH） 3000〜3100cm-i；5） 次甲基的伸缩振动o（CH） 2955cm-i；6） 苯环骨架振动 S（C=C） 1450~1600 cm-i；7） 苯环上单取代倍频峰 5（C—H） 1944 cm-1； 1871 cm-1； 1800~1749 cm-1；8） 苯环上不饱和碳氢基团的面外弯曲振动§ （=C—H）770〜730 cm-1； 710~690 cm-1三、实验背景（详见【知识拓展】）我们通常所用的塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的其中高分子聚合物（或称合成树脂）是塑料的主要成分，此外，为了改进塑料的性能，还要在聚合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才能成为性能良好的塑料。

[3]常用塑料品种：①聚氯乙烯（PVC[②聚乙烯（PE）③聚丙烯（PP）④聚苯乙烯（PS）四、实验仪器和试剂1. Nicolet FT-IR 傅立叶红外光谱仪2. 矿泉水瓶、面包包装袋、白色塑料袋、一次性塑料杯、自封袋五、实验内容空气中CO2的测定：不放样品的情况下测试空气中的红外吸收谱图，在不扣除背景的情况下可以看到CO2的红外吸收谱图：3500 3000 2500 2000 1500 1000 500Wavenumbers （cm-1）maeBelgniS图1 CO2的红外吸收谱图由图中可以看出CO2在2360cm-i处有最大吸收峰聚苯乙烯薄膜的测定：（1）测试：将矿泉水瓶、面包包装袋、白色塑料袋、一次性塑料杯、自封袋等塑料剪成大小适中的薄膜放置在红外光谱仪中，测定样品的红外吸收光谱，需要扣除背景；（3）谱图解析：将测得的谱图在谱图库中查询比对，看看是不是自己测得的物质，并记录 匹配度；分析谱图，将各种官能团指出来六、实验结果1、测定矿泉水瓶塑料成份已知：矿泉水瓶中的塑料主要为PET （Polyethylene Terephthalate，聚对苯二甲酸乙酯）图2矿泉水瓶底PET标志红外光谱：ecnaDrosQHecnaDrosx由图可见，与之相匹配的红外谱图并非PET,其原因有：矿泉水瓶本身含较多杂质；瓶壁上 沾有一些矿物离子。

2、测定面包包装袋的塑料成份面包包装袋的塑料成份主要为PP(Polypropylene，聚丙烯)Match:91.29Wavenumbers (cm-1)ecnaDroRDAecnaDrosb，可见该面包包装袋是很好的PP材料由图可知，在频率2900cm-i处存在甲基的伸缩振动，在频率1300〜1400 cm-i处存在甲基的3、测定白色塑料袋中的塑料成份PE （Polyethylene,聚乙烯） 白色塑料袋中的塑料成份主要为PE （Polyethylene,聚乙烯）Mon May 13 16:13:54 2013 (GMT+08:00)ecnaDroRDAPOLY(ETHYLENE)Match:86.95ecnaDrosb0.80.60.40.23500匹配度=86.95%,该塑料袋大概是 PE；由图可知，在频率2900cm-i处存在甲基的伸缩振动，在频率1300〜1400 cm-i处存在甲基的弯曲振动我们对食堂的塑料袋也做红外分析，得到： 食堂的塑料袋所含杂质较多,包装食物应该慎用谱库提供的数据是 4-Ethylbenzyl alcohol（ 4-乙基苯甲醇），为医药中间体，明显不对，说明ecnaDrosQHecnaDroRb4、测定一次性塑料杯中的塑料成份一次性塑料杯中的塑料成份主要为PP（Polypropylene，聚丙烯）54ecnaDroRDAecnaDrosb6匹配度=94.29%,是很好的PP材料；聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，成型性好，耐热性好，因此适合用作水杯。

5、测定自封袋中的塑料成份Wavenumbers (cm-1)自封袋中的塑料成份主要为PE（Polyethylene，聚乙烯）ecnaDroRDAecnaDrosQH匹配度=95.95%，是很好的 PE 材料；聚乙烯为典型的热塑性塑料，是无臭、无味、无毒的 可燃性白色粉末，耐低温性能优良，化学稳定性较好聚乙烯在大气、阳光和氧的作用下， 会发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能正因为聚乙烯拥有如上特质，容 易加工成型，因此聚乙烯的再生回收具有非常深远的价值七、交流讨论1、运用红外光谱可以测定生活中许多塑料的主要成分，每一种塑料的红外光谱图略有不同， 但是相同基团的振动频率是相同的，因此分析比较尤为重要该实验使我们对日常生活用品 有了一次更深层次的认识；2、本次实验中大部分待测物都获得了比较好的匹配度，但总体来说待测物质范围不够广泛，主要是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）为主原以为会出现多种合成树脂塑料成分，但生活中大部分塑料物品都是以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯为主，其中食品包装类塑料多为PE和PP；3、 针对图谱分析，发现这些图像都有几个特点：峰值过高，往往有触顶现象，导致分叉峰 看不出来；杂峰多，容易使得匹配度下降。

但总的峰型和匹配度都比较高而其中针对食堂 塑料袋的测定结果，常见的食品包装袋以PE和PP为主，而数据库给出的物质却是4-乙苯 基乙醇，完全不同，可以判断是待测物质不匹配可能的原因：该种塑料袋廉价而有机杂质 多、添加剂等干扰；4、 不足之处：在进行该实验前应当先找资料了解不同塑料的用途，多准备其他塑料，而不 只是生活中常见的塑料品；本实验不能获取其他塑料及塑料添加剂（塑化剂、着色剂、硬化 剂等）的图谱，不能综合分析塑料的可能组成八、知识拓展常见塑料成分和应用：聚乙烯（PE））聚氯乙烯（PVC））聚苯乙烯（PS））酚醛（PF））脲醛（UF）、环氧（EP）） 聚酯（PR）、聚氨酯（PU）、聚甲基丙烯酸甲酯（PUMA）、有机硅（SI）等人工合成的高分 子化合物,分子结构非常稳定,很难被自然降解塑料有单成分 多成分之分单成分塑料仅含有塑料中必不可少的合成树脂如有机玻 璃就是一种单成分的聚甲基丙烯酸甲酯的塑料制成的，而大多数的塑料除有合成树脂外，还 有填充料 硬化剂 着色剂以及其他添加剂，这就是多成分塑料聚乙烯：聚乙烯英文名称：polyethylene，简称PE,是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材 注射成型制品 电线包裹层等。

中低压聚乙烯：以注射成型制品及中空制品为主超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯优异的综合性能，可作为工程塑料使用聚丙烯：聚丙烯，英文名称：Polypropylene (PP)，分子式：(C3H6)n,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯聚丙 烯产品往往在注塑、纤维、薄膜和片材等方面的应用，并用于丙纶的合成聚苯乙烯：聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene,简称PS它是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于摄氏100度的玻璃转化温 度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，用于制造日常生活中的一 次性餐具、汽车部件、包装材料、玩具、建筑材料、电器和家庭用品等聚氯乙烯本色为微黄色半透明状，有光泽透明度胜于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯， 随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线 外皮、文具等由于聚氯乙烯高温下和溶剂中产生有害物质，因此不能用作食品包装袋九、参考文献【1】吴性良，孔继烈.分析化学原理[M]•北京：化学工业出版社【2】罗立强.仪器分析实验[M].北京：中国石化出版社，2012： 124-125【3】。