傅立叶变换红外光谱对高分子体系相行为及相转变的研究

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1、摘要傅立叶变换红外光谱仪具有灵敏度高、波数准确、重复性好等特点，是用来表征分子构象结构的有力工具。人们应用红外光谱仪对聚合物水溶液及相转变行为进行了大量的研究工作，得出了一些重要结论，发现水与聚合物具有不同的氢键作用方式，聚合物在相转变点的吸收峰强度或吸收峰强度的比会有一个突变。我们应用傅立叶变换红外光谱仪研究了聚丙烯酸／水体系中水与聚丙烯酸之间的氢键相互作用，结合差示扫描量热仪的研究结果，更系统地分析了水与聚合物之间的相互作用关系。同时发现虽然当水的含量为10％，20％，30％时体系中都只含不可结晶键合水，但水的含量为10％时，分子振动行为与水的含量为20％和30％的样品有很大的差

2、别，由于在测试温度，只有水的含量为10％的样品处于玻璃态，所以怀疑这种差别是由体系所处的相态不同造成的。接下来应用变温红外光谱对聚苯乙烯的玻璃化转变行为进行了研究，分析在玻璃化转变中分子构象的变化情况。结果主要是通过计算差减峰的面积对温度的变化关系来分析的，通过计算发现在玻璃化转变开始以前和玻璃化转变结束之后吸收差减峰的面积随温度变化很小，分子构象及分子间相互作用几乎没有发生变化，而在玻璃化转变过程中，吸收差减峰的面积明显的增加，分子中基团的构象发生了明显的重排。在很多有关变温红外光谱研究玻璃化转变的文献中也报导了在玻璃化转变点分子构象振动会发生突变，但是这些研究结果都表明玻璃化转变

3、过程中只有一个突变点，并且认为这个突变点就是玻璃化转变温度，本实验的红外结果也表明聚苯乙烯的玻璃化转变应该不是在某一特定温度发生的，而是在一个温度范围内发生的，在这个温度范围内分子构象改变是逐步增加的，玻璃化转变过程是一个分子构象重排的过程，玻璃化转变前分子以一种比较稳定的构象存在，玻璃化转变后分子以另一种比较稳定的构象存在。我们还对用Step．scanDSC方法测得的玻璃化转变过程中热容随温度的变化与红外吸收差减峰面积随温度的变化图进行了对比。通过对比发现热容随温度的变化与构象振动能随温度的变化有着相同的趋势，突变点所对应的温度相同，这是在以前的分析方法中所没有发现的。关键词：傅立

4、叶变换红外光谱变温红外光谱玻璃化转变氢键ABSTRACTFouriertransforminfrared(FTIR)spectroscopyiscertainlyoneofthemostimportantanalyticaltechniquesavailabletocharacterizethemolecularconformationwithhi【ghsensitivity,exactwavenumbers，andgoodrepeatability．Peoplehaveinvestigatedpolymersolutionandphasetransitionbehaviorwith

5、FTIR,someimportantconclusionshavebeenobtained，suchasthereciprocitybetweenwaterandpolymersandtheabruptchangeofpeakintensityandpeakintensityratioduringphasetransition．Westudiedthehydrogenbondsreciprocitybetweenwaterandpoly(acrylicacid)(PAA)／watersystemwithFTIR，combinationwiththeresultobtainedbyDi

6、fferentialScanningCalorimetry(DSC)，analyzedthehydrogenbondsreciprocitybetweenwaterandPAAsystematically．WefoundthatthereexistsdifferenthydrogenbondsreciprocitybetweenwaterandPAA．TheFTIRresultwhentheconcentrationofwateriS10％isdifferentfromthatwhentheconcentrationofwateris20％or30％，whichmaybecaused

7、bythedifferenceoftheexistencestate．BecauseduringthetesttemperatureonlywhentheconcentrationofwateriS10％．thesystemintheglassstate．Thentheglasstransitionbehaviorofpolystyrene(PS)wasstudiedbytemperature．dependentFTIR．Thebehaviorofmole