高等仪器分析_红外光谱在聚氨酯表征方面的应用

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1、红外光谱在聚氨酯表征方面的应用摘要：聚氨酯（PU）综合性能优良，有着极为广泛的应用，是科研领域的研究热点。而红外光谱（IR）是聚氨酯结构表征中不可或缺的表征方法。本文从红外光谱的原理和聚氨酯的实用性出发，综述了红外光谱在合成与改性聚氨酯过程中的表征应用。关键词：聚氨酯，红外光谱，表征TheApplicationsofFTIRinWaterbornePolyurethaneCharacterizationAbstract:Polyurethane(PU)isafocusinscientificfieldsduetoitsexcellentproperitiesandbroa

2、dapplications.AndInfraredspectroscopy(IR)isoneofessentialmethodstocharacterizethechemicalstructureofPU.ThisreviewstartedwiththeprincipleofIRandthepracticabilityofPU,summarizedtheapplicationsofIRinthecharacterizationofPUduringthesynthesisandmodificationprocess.Keywords:polyurethane，infrare

3、dspectroscopy，characterization1.红外光谱简介红外光谱法（Infrared Spectroscopy）[1]是研究红外光与物质间相互作用的科学，即以连续变化的各种波长的红外光为光源照射样品时，引起分子振动和转动能级之间的跃迁，所测得的吸收光谱为分子的振转光谱，又称红外光谱。傅里叶光谱法就是利用干涉图和光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图和对干涉图进行傅里叶积分变换的方法来测定和研究光谱图。和传统的色散型光谱仪相比较，傅里叶光谱仪可以理解为以某种数学方式对光谱信息进行编码的摄谱仪，它能同时测量、记录所有谱元信号，并以更高的效率采集来自光源的辐射

4、能量，从而使它具有比传统光谱仪高得多的信噪比和分辨率；同时它的数字化的光谱数据，也便于数据的计算机处理和演绎。正是这些基本优点，使傅里叶变换光谱方法发展为目前红外和远红外波段中最有力的光谱工具，并向近红外、可见和紫外波段扩展。红外光谱在化学领域中的主要用于两方面[2]，一是分子结构的基础研究，应用红外光谱可以测定分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型；根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；由简正频率来计算热力学函数。二是对物质的化学组成的分析，用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。物质的红外光谱是

5、其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。其中应用最广泛的还是化合物的结构鉴定，根据红外光谱的峰位、峰强及峰形判断化合物中可能存在的官能团，从而推断出未知物的结构。通过比较大量已知化合物的红外光谱，发现组成分子的各种基团（如O-H、N-H、C-H、C=C、C=O等），都有自己的特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。另外除光学异构体及长链烷烃同系物外，几乎没有两种化合物具有相同的红外吸收光谱，即所谓红外光谱具有“指纹性”。[3]谱图中的吸收

6、峰与分子中各基团的振动特性相对应，所以红外吸收光谱是确定化学基团、鉴定未知结构的重要工具之一。红外光谱对样品的适用性相当广泛，固态、液态或气态样品都能应用，无机、有机、高分子化合物都可检测。此外，红外光谱还具有测试迅速、操作方便、重复性好、灵敏度高、试样用量少、仪器结构简单等特点，因此，红外光谱已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。此外，红外光谱在高聚物的构型、构象、力学性质的研究以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域也有广泛的应用。[4]2.聚氨酯简介聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，英文名称是polyurethane，简称PU，分子链中含有许多重复的氨基甲

7、酸酯基团（）。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。聚氨酯是以氨基甲酸酯基团为特征基团的高分子材料，由柔韧的软链段和刚性相对较好的硬链段嵌段而成。聚氨酯的综合性能优良，软硬段可调范围较广，已被广泛应用于涂料、胶黏剂、弹性体、密封胶、纤维、泡沫材料等领域。[5]聚氨酯根据其组成的不同，可制成线型分子的热塑性聚氨酯，也可制成体型分子的热固性聚氨酯。前者主要用于弹性体、涂料、胶黏剂、合成