红外光谱在高分子方面的应用

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1、红外光谱在高分子方面的应用B组苏建锋柯洁娜11号12号有机物解析常用的结构分析“四大谱”中，由于红外光谱法（IR）制样方便，给出的结构信息丰富，成为各种聚合物鉴定最常用的方法。聚合物中有很大一部分是含有酯基和苯环的，因此在得到一未知聚合物的IR光谱图之后，首先观察在1740～1720cm-1区域内是否有特征吸收谱带（属于酯基中C＝O的伸缩振动频率），以及是否有1600cm-1、1580cm-1、1500cm-1、1450cm-1（属于苯环的C=C骨架振动频率）这四条谱带，这样就将属何种聚合物的可能范围大大地缩小了。再选用一些表征

2、其他基团或结构的吸收频率（吸收谱带），就可最终实现鉴定聚合物的目的。高分子材料是我国化工产品中一个重要的组成部分，而且在其它领域中的应用也越来越广泛，了解高分子材料的组成结构以便进一步改进其性能已成为一些化工研究者的专门课题。在高分子材料研究中，最常使用的分析方法是红外光谱法，该方法操作简单，易于掌握，能较直观地反映出化合物的结构变化。1聚合物红外光谱的分类红外光谱区常分成近红外、中红外、远红外三个区，红外光谱分析的使用范围主要是在中红外区，最常使用的波数范围是3800～650/cm-1，如果分子中含有一些极性较强的基团，则对应

3、这些基团的一些谱带在这个化合物的IR光谱中往往是最强的，明显地显示这个基团的结构特征。对于各种聚合物分子来说，含有的主要极性基团是酯、酸、酰胺、酰亚胺、苯醚、脂肪醚和醇等。此外，含有硅、硫、磷、氯和氟等杂原子的化合物也常具有较强的极性。因此，对应这些基团的谱带在其聚合物的谱图中，常常是处于最显著的地位，能够很特征地反映该类聚合物的结构和预示其存在。红外光谱的特征量红外光谱可以提供三种信息，即三个特征量。一是谱带位置，即波长或波数。在红外光谱图上，化学键(基团)的特征吸收频率即谱带位置是红外光谱的重要数据，是定性各种化学键(基团)

4、和结构分析的依据。谱带位置不同，反映了物质中含有不同的化学键(基团)。二是谱带强度，即透射百分率或吸收百分率。谱带强度与分子振动的对称性有关。对称性越强，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。三是谱带形状。谱带形状也反映了分子结构特性，可帮助辨别各种官能团。2.几种常见高分子材料红外光谱解析实例2.1聚乙烯红外光谱解析图1是聚乙烯红外光谱图。其特征谱带是在2950cm-1，1460cm-1和720/730cm-1处，有三个很强的吸收峰。它们分别属于C－H的伸缩，弯曲和摇摆振动。其中720cm-1处光谱反映的是无定型的聚乙烯

5、吸收峰，730cm-1处光谱是结晶聚乙烯吸收峰。2.2聚氯乙烯红外光谱解析图2是聚氯乙烯的红外光谱图。由于每个链节上有一个氯原子，使其谱图变得复杂得多，如果不是氯原子而是氢原子就是聚乙烯的结构，那么谱图较简单，就是前面图1的聚乙烯的谱图。由于氯原子的影响，使C－H的弯曲振动谱带（1250cm-1和1340cm-1）大大增强，=CH2的变形振动也由于氯原子的影响而使强度增加，其波数比正常的=CH2变形振动（1475cm-1）向低频位移了近50cm-1，出现在1430cm-1处。在800～600cm-1出现的强而宽的谱带是C－Cl的

6、伸缩振动谱带。此外，在960cm-1有=CH2面内摇摆谱带，在1100cm-1有C－C伸缩振动谱带。2.3不饱和聚酯的红外光谱解析图3为不饱和聚酯的红外光谱图。这一聚酯的原料单体成分为：40.8%邻苯二甲酸酐，21.1%马来酸酐，17.9%丙二醇，20.2%二甘醇。聚酯红外光谱的最强谱带位于1735cm-1，归属于酯的羰基伸缩振动。位于1275cm-1的C－O伸缩振动证实了酯基的存在。3100～3000cm-1的谱带为不饱和=C－H伸缩振动。1640cm-1谱带为直链C=C伸缩振动。而1600cm-1，1500cm-1和1490

7、cm-1为芳环的C=C伸缩振动吸收引起的。740cm-1为邻二取代苯的四个相邻的氢的面外弯曲振动谱带。710cm-1为芳环骨架弯曲振动谱带。这两个谱带加上750～790cm-1的谱带是典型的邻苯二酯的光谱特征。2.4未知聚合物红外光谱解析从图4中可以排除含O－H，N－H和C≡N基团，因为没有这3个基团的吸收带出现。3100～3000cm-1区域的吸收带是芳环或烯类的C－H伸缩振动产生的，还要从芳环的振动及取代苯环的情况来证明，谱图上1600cm-1、1580cm-1是苯环的骨架振动谱带，760cm-1和690cm-1是单取代苯的

8、谱带，1668～2000cm-1一系列低强度谱带是苯环上C－H面外弯曲振动的倍频和合频，这就证明了该聚合物含有苯环。3000～2800cm-1的谱带是饱和碳氢化合物的C－H伸缩振动谱带。1500～1400cm-1的谱带是=CH2和C－H的变形振动有关的谱带，而9