红外光谱-实例解析.ppt

第二章  光声效应 * * 第二节 红外吸收光谱在材料研究中应用 二.共混物相容性的红外光谱研究 一. 材料的分析与鉴别 四. 红外光热光声光谱 三. 材料的表面研究 五. 激 光 拉 曼 光 谱 一. 材料的分析与鉴别 1. 否定法: 如果某个基团的特征吸收峰区,找不到相应的吸收,则可判断样品不含该基团,一般先检查1300以上确定没有哪些官能团,再查1000以下检查碳氢面外振动,最后看1300-1000即可——适合较简单的谱图 羟基/氨基/不饱和烃/酸酰胺 腈基/羰基 醚键 聚乙烯 2. 肯定法 针对谱图上强的吸收谱带(特征吸收峰),确定属于何种基团,再分析较强的特征谱带. ——适合较复杂的谱图 芳环或烯类C-H键 饱和碳氢 芳环特征吸收 聚苯乙烯 区分结构相近的材料 酰胺I和酰胺II带分别为1635 cm-1 （ C=O） 1540 cm-1 （ N-H） 区分结构相近的材料 萨特勒（Sadtler）红外谱图集 它由 美国费城萨特勒研究室收集整理，一部分为纯度98%以上化合物的红外谱图，另一类为商品（工业品），其中包括与材料有关的谱图又分为单体、聚合物、纤维、橡胶、粘合剂等等。 查阅方法：按照分子式可以检索，也可以按照名称字母顺序进行检索。 其他红外光谱集还有赫梅尔（Hummel）肖勒（Scholl）等等 二. 磺化聚苯乙烯和聚碳酸酯共混物相容性 的红外光谱研究 刘杰 何嘉松 中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验室 不同结构的高分子材料对往往是不相容的. 原因：高分子共混物若要混溶,混合自由能ΔGm =ΔHm - TΔS m ≤0. 对于多数高分子,溶混焓变ΔHm大于零,不利于溶混;同时又由于高分子的混合熵变ΔS m 很小,不足以克服焓变对溶混的阻碍作用。 多数情况下,混溶取决于热焓因素.混溶的本质原因是组分间存在特殊相互作用. 向某一组分高分子引入适当的基团,使之在另一种高分子间产生附加的相互作用,可以使不相容高分子间部分相容甚至形成均相体系. 两种高分子之间存在强烈相互作用时,一种聚合物局部振动偶极受到另一个聚合物的影响,其红外特征吸收谱带的强度和位置会发生变化. 由于FTIR分辨率高,信噪比小,故成为研究高分子共混物间相互作用微观本质的有力工具 . 聚碳酸酯 （PC） 聚苯乙烯（PS）与磺化聚苯乙烯锌盐(SPS) FTIR 法研究PC 与磺化聚苯乙烯锌盐(SPS) 之间的相互作用以及该相互作用对共混物相容性的影响. 　PC/ PS 共混物 依红外吸收峰位置的偏移,可确定含羰基聚合物共混物间的特殊相互作用 . PC 的C=O 和键C —O特征吸收峰是1775 cm- 1 和1230 cm- 1。PC 与PS 组分与80/ 20 的共混物的红外谱图中特征吸收均没有明显的变化,共混物谱图近似于组分谱图的简单加和. 表明PC 与PS 之间没有相互作用发生 . 　PC/ 2.7SPS 共混物 第一个变化是1775cm- 1的C = O 吸收峰向低波数方向移动, 偏移量在2～10 cm- 1 之间. 在1768 cm- 1处出现一个新峰,偏移量在7 cm- 1左右,表明羰基C = O 因参与相互作用,使得力常数减小,吸收频率降低. 第二个变化是1230 cm- 1处的吸收峰发生了偏移且偏移量较大,在PC/ 2.7SPS(80/ 20) 体系中,吸收峰在1244 cm- 1处出现了一个最强值, 可见此并不是SPS 的1234 cm- 1和PC 的1230 cm- 1吸收的简单叠加作用. 此位置相对PC 的1230 cm- 1的偏移量最高达14 cm-1 。 DSC 测得的纯组分聚合物PC、PS 以及它们共混物的Tg . 在PC/ PS 共混体系中可以测出两个Tg ,对不同的组成而言，这两个Tg 的位置基本保持不变, 非常接近纯PC 和PS 的Tg 150.5 ℃和96.7 ℃. 在PC/ 2.SPS 体系中也可测出两个Tg,与PC/ PS 体系不同的是这两个Tg 的值随组分的变化而变化 三. 材料的表面研究 衰减全反射法(ATR): 测定时利用内反射晶体材料和光线入射角来调节光线对样品的透射深度,进而研究材料不同深度表面的结构情况. 优点: 非常适合复合材料表面不同深度的光谱研究（并不破坏样品） 乙丙烯薄膜-聚均苯四酰亚胺组成的复合膜 1. 复合膜的光谱分析 2. 宝石/玉石的鉴定 纯翡翠一般由二氧化硅 三氧化二铝/氧化钠等组成 光源 荧光和磷光 辐射跃迁 频率以一定 周期变化的光 无辐射跃迁 热 周期变化 P=nRT 压力波 同样周期变化 样品 声波 光波频率在声频范围内 用切光器 四. 红外光热光声光谱 凝聚态样品光声池的示意图 传统红外制样中所用的溴化钾/石蜡/氯化石蜡以及溶剂均会与样品发生作用,且本身也