紅外光譜法在高分子材料研究中的應(yīng)用

1、科技信息 2008年 第 29期 SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展 , 對于新材料之一的高分子材料 , 提出了更新更高的要求 。 高分子材料一般是指高聚物或以高聚物為主 要成分 , 加入各種有機(jī)或無機(jī)添加劑 , 再經(jīng)過加工成型的材料 , 其中所 含高聚物的結(jié)構(gòu)和性能是決定該材料結(jié)構(gòu)和性能的主要因素 。 僅僅依 靠一般化學(xué)分析方法來研究高分子材料是很困難的 , 只有采用近代儀 器分析的方法才能更好的完成高聚物的分析任務(wù) 。1. 聚合物紅外光譜的特點(diǎn)在高分子材料的剖析工作中 , 紅外光譜法是鑒定各種聚合物和助 劑最有效的方法 。 紅外

2、光譜法的最主要優(yōu)點(diǎn)是 :(1 不破壞被分析樣 品 ;(2 可以分析具有各種物理狀態(tài) (氣 、 液和固體 和各種外觀形態(tài) (彈 性的 、 纖維狀的 、 薄膜 、 涂 層 狀 的 和 粉 末 狀 的 的 有 機(jī) 和 無 機(jī) 化 合 物 ; (3 紅外光譜的基礎(chǔ) (分子振動光譜學(xué) 已較成熟 , 因而對化合物的紅外 光譜的解釋比較容易掌握 ;(4 國際上已出版了大量的各類化合物的 標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖 , 使譜圖的解析工作變?yōu)樽V圖的查對工作 。 隨著電子 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和譜圖數(shù)據(jù)庫的開始建立和健全 , 鑒定工作將更省力 , 結(jié)論將更可靠 。各種化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的化合物都有它們特征的紅外吸收光譜圖 , 尤 如人的指

3、紋一樣 , 沒有兩個(gè)是完全相同的 。 同時(shí) , 紅外光譜圖中的各條 吸收帶 (譜帶 都代表化合物中某一原子團(tuán)或基團(tuán)的某種振動形式 。 它 們的振動頻率 (相應(yīng)于譜圖上出現(xiàn)的吸收譜帶的波數(shù) 和原于團(tuán)或基團(tuán) 中的原子的質(zhì)量大小和化學(xué)鍵的強(qiáng)度大小直接有關(guān) 。 當(dāng)然它們還間接 地受鄰近結(jié)構(gòu)和化學(xué)環(huán)境的影響不同而有所變動 。對聚合物來說 , 每個(gè)分子包括的原子數(shù)目是相當(dāng)大的 , 這似乎應(yīng) 產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)目的簡正振動 , 從而使聚合物光譜變得極為復(fù)雜 , 但是實(shí) 際情況并非如此 , 某些聚合物的紅外光譜比其中體更為簡單 , 這是因 為聚合物鏈?zhǔn)浅鲈S多重復(fù)單元構(gòu)成的 , 各個(gè)重復(fù)單元又具有大致相同 的鍵力常數(shù)

4、, 因而其振動頻率是接近的 , 而且由于嚴(yán)格的選擇定律的 限制 , 只有一部分振動具有紅外活性 。 對聚合物紅外光譜的解釋必須 考慮到所研究的聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 。 對應(yīng)不同的結(jié)構(gòu) 特征產(chǎn)生相應(yīng)的吸收帶 。 組成吸收帶 :反映了聚合物結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成 、 單體之間的 連接方式 、 支化或交聯(lián) 、 序列分布 。 構(gòu)象譜帶 :這些譜帶與高分子鏈中某些基團(tuán)的一定構(gòu)象有關(guān) , 在不同的相態(tài)中表現(xiàn)是不同的 。 立構(gòu)規(guī)整性譜帶 :這些譜帶是與高分子鏈的構(gòu)型有關(guān) , 因此對 同一高聚物在各種相態(tài)中都應(yīng)該相同 。 構(gòu)象規(guī)整性譜帶 :這類譜帶是由高分子鏈內(nèi)相鄰基團(tuán)之間相互 作用而產(chǎn)生的 。 與長的

5、構(gòu)象規(guī)整鏈段有關(guān) , 而與個(gè)別基團(tuán)無關(guān) 。 當(dāng)高聚 物熔融時(shí)消失或輪廓變寬 、 強(qiáng)度減弱 。 結(jié)晶譜帶 :是由結(jié)晶中相鄰分子鏈之間的相互作用形成的 , 與 分子鏈排列的三維長程有序有關(guān) 。2. 影響頻率位移和譜圖質(zhì)量的因素2. 1影響頻率位移的因素了解頻率位移的因素和位移的規(guī)律對鑒定工作很有用處 , 例如某 一含 C=O的化合物在 1680cm -1有吸收峰時(shí)會有兩種可能性 , 一種可 能性是酰胺中的 C=O; 另一種可能則是由于酮 C=O與某些基團(tuán)共軛 而導(dǎo)致頻率低移 。 若是酰胺則要找出 -NH 的吸收峰來 ; 若是共軛酮的 C=O則要進(jìn)一步找出與之共扼的基團(tuán)來 。 影響頻率位移的因素是多

6、方 面的 , 歸納起來可以分為外部因素和內(nèi)部因素兩方面的影響 。 外部因素(a物理狀態(tài)的影響 :同一個(gè)樣品不同的相態(tài) (氣 、 液 、 固 , 它們的光 譜有很大的差別 , 這與分子間的相互作用力有關(guān) 。 (b溶劑的影響 :同一 物質(zhì)在不同的溶劑中 , 由于溶劑和溶質(zhì)的相互作用不同 , 因此測得光 譜吸收帶的頻率也不同 。 (c粒度的影響 :主要是由散射引起的 。 粒度越 大基線越高 , 峰寬而強(qiáng)度低 ; 隨粒度變小 , 基線下降 , 強(qiáng)度增高 , 峰 變 窄 。 內(nèi)部因素由于分子結(jié)構(gòu)上的原因引起的變化 , 主要是誘導(dǎo)效應(yīng) 、 共扼效應(yīng) 、 氫鍵效應(yīng) 、 耦合效應(yīng)等的影響 。2. 2影響譜圖質(zhì)

7、量的因素 儀器參數(shù)的影響 光通量 、 增益 、 掃描次數(shù)等直接影響信噪比 , 同時(shí)要根據(jù)不同的附件及測試要求及時(shí)進(jìn)行必要的調(diào)整 , 以得到滿意 的譜圖 。 環(huán)境的影響 光譜中的吸收帶并非都是由光譜本身產(chǎn)生的 , 潮 濕的空氣 、 樣品的污染 、 殘留溶劑 、 由瑪瑙研缽或玻璃器皿所帶入的二 氧化硅 、 溴化鉀壓片時(shí)吸附的水等原因均可產(chǎn)生附加的吸收帶 , 故在 光譜解析時(shí)應(yīng)特別加以注意 。 厚度的影響 樣品的厚度或合適的樣品量是很重要的 , 通常要 求厚度為 1050m , 對于極性物質(zhì)如聚酯要求厚度小一些 , 對非極性 物質(zhì)如聚烯烴要求厚一些 。 有時(shí)為了觀察弱吸收帶 , 如某些含量少的 基團(tuán)

8、 、 端基 、 側(cè)鏈 , 少量共聚組分等 , 應(yīng)該用較厚的樣品測定光譜 , 若用 KBr 壓片法用量也應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整 。3. 紅外光譜圖的解析法3. 1解析紅外光譜圖的三要素在有機(jī)化合物中 , 解析譜圖三要素即譜峰位置 、 形狀和強(qiáng)度 , 對高 聚物的譜圖解析也是同樣適用的 。 譜峰位置即譜帶的特征振動頻率 , 是對官能團(tuán)進(jìn)行定性分析的基礎(chǔ) , 依照特征蜂的位置可確定聚合物的 類型 。 譜帶的形式包括譜帶是否有分裂 , 可用以研究分子內(nèi)是否存在 締合以及分子的對稱性 、 旋轉(zhuǎn)異構(gòu) 、 互變異構(gòu)等 。 譜帶的強(qiáng)度是與分子 振動時(shí)偶極矩的變化率有關(guān) , 但同時(shí)又與分子的含量成正比 , 因此可 作為

9、定量分析的基礎(chǔ) 。 依據(jù)某些特征譜帶強(qiáng)度隨時(shí)間 (或溫度 、 壓力 的 變化規(guī)律可研究動力學(xué)的過程 。3. 2判別高聚物的類型在高聚物的紅外譜圖中 , 吸收最強(qiáng)的譜帶往往對應(yīng)其主要基團(tuán)的 吸收 , 有一定的特征性 , 但有時(shí)一些不很強(qiáng)的譜帶更能特征反映高聚 物的某種結(jié)構(gòu) 。 例如聚氨酯中的酰胺基團(tuán)在 1550cm -1處只有一個(gè)較 弱的譜帶 , 就可用來與聚酯區(qū)別 。為了查找和記憶方便 , 根據(jù)高聚物在 1800600cm -1區(qū)域中的最 強(qiáng)譜帶 , 分成下述幾類 : 含有羰基聚合物在羰基振動區(qū) (18001650cm -1 有最強(qiáng)的吸收 。 最常見的是聚酯 、 聚羧酸和聚酰胺等聚合物 。 飽

10、和聚烴和極性基團(tuán)取 代的聚烴在碳?xì)滏I的面內(nèi)彎曲振動區(qū) (15001300cm -1 出現(xiàn)強(qiáng)的吸收 峰 。 聚醚 、 聚砜 、 聚醇等類型的聚合物最強(qiáng)的是 C -O 的伸縮振動 , 出現(xiàn)在 13001000cm -1區(qū)域內(nèi) 。 含有取代苯 、 不飽和雙鍵以及含有硅和鹵素的聚合物 , 除含硅 和氟的聚合物外 , 最強(qiáng)吸收峰均出現(xiàn)在 1000600cm -1區(qū)域 。3. 3解析技術(shù)譜圖解析最簡單的方法是把樣品譜圖直接和已知標(biāo)準(zhǔn)圖對照 。 在 對照譜圖時(shí) , 應(yīng)注意制樣條件 , 因?yàn)椴煌闹茦訔l件會影響譜帶位置 、 形狀和強(qiáng)度 。 在具體解析中 . 可大致確定屬于哪類聚合物 ; 也可采用否 定法和肯定

11、法來幫助判斷未知譜圖中存在或不存在哪些基團(tuán) ; 也可以 把肯定法和否定法配合起來使用 。 有時(shí)還需要和其他方法配合起來進(jìn) 行綜合分析 , 才能得到確切的結(jié)論 。 (下轉(zhuǎn)第 280頁 紅外光譜法在高分子材料分析中的應(yīng)用 高煒斌(常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程技術(shù)系 江蘇 常州 213164【 摘 要 】 隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展 , 精密儀器的制造技術(shù)迅速提高 , 為開辟高分子材料近代分析方法的新領(lǐng)域創(chuàng)造了很好的條件 。 本文概述了 近代儀器分析中的紅外光譜法的特點(diǎn)和在高分子材料分析中的應(yīng)用 ?！?關(guān)鍵詞 】 高分子 ; 分析 ; 紅外光譜 職校論壇 252科技信息 2008年 第 29期 SCIENC

12、E &TECHNOLOGY INFORMATION(上接第 252頁 4. 紅外光譜在聚合物結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用 4. 1分析與鑒別高聚物因紅外操作簡單 , 譜圖的特征性強(qiáng) , 因此是鑒別高聚物很理想的 方法 。 用紅外光譜不僅可區(qū)分不同類型的高聚物 , 而且對某些結(jié)構(gòu)相 近的高聚物 , 也可以依靠指紋圖譜來區(qū)分 。4. 2定量測定高聚物的鏈結(jié)構(gòu)4. 3紅外光譜還可以用來研究高聚物的反應(yīng)情況 , 及對高聚物的 取向進(jìn)行研究等 。5. 結(jié)束語高聚物儀器分析方法 , 特別是各種近代儀器分析方法 , 分析測試 高分子材料的組成 、 微觀結(jié)構(gòu) 、 微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的內(nèi)在聯(lián)系 以及高聚物的合成

13、反應(yīng)及在加工過程中結(jié)構(gòu)的變化創(chuàng)造了條件 。 以前 那種僅僅停留在研究合成方法 , 測試其物理 、 化學(xué)性質(zhì) , 改善 加 工 技 術(shù) , 開發(fā)新的應(yīng)用途徑的模式 , 已不能適應(yīng)當(dāng)今的要求 , 代之而來的新 技術(shù)是 :以通過合成反應(yīng)與結(jié)構(gòu) 、 結(jié)構(gòu)與性能 、 性能與材料加工之間的 各種關(guān)系 , 得出大量的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù) , 從而找出其內(nèi)在的基本規(guī)律 , 按 照事先指定的性能進(jìn)行材料設(shè)計(jì) , 并提出所需的合成方法與加工條 件 。 在這樣的研究循環(huán)中 , 高聚物近代儀器分析方法所起的作用是越來越重要了 。 另一方面 . 隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展 , 精密儀器的制造技術(shù)迅速提高 , 再加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入 ,

14、 使近代分析儀器的功能和精度不斷提高 , 為開辟高分子材料近代分析方法的新領(lǐng)域創(chuàng)造了很好的條件 ?！?參考文獻(xiàn) 】1吳人潔 . 現(xiàn)代分析技術(shù)在高聚物中的應(yīng)用 . 上海 :上海科技出版社 , 1987.2薛奇 . 高分子結(jié)構(gòu)研究中的光譜方法 . 北京 :高等教育出版社 , 1995.3王正熙 . 聚合物紅外光譜分析和鑒定 . 成都 :四川大學(xué)出版社 , 1989.4沈德言 . 紅外光譜法在高分子研究中的應(yīng)用 . 北京 :科學(xué)出版社 , 1982.5汪昆華 . 聚合物近代儀器分析 . 北京 :清華大學(xué)出版社 , 2000.6朱誠身 . 聚合物結(jié)構(gòu)分析 . 北京 :科學(xué)出版社 , 2005.作者簡介

15、 :高煒斌 (1968, 男 , 碩士 , 主要從事高分子材料加工教學(xué)與研究 。責(zé)任編輯 :張新雷 科 科充分發(fā)揮黨組織在學(xué)校中的政治核心作用 , 是由我們黨的性質(zhì)和 地位決定的 , 是吸取了學(xué)校發(fā)展中正反兩方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)而得來的 。 但怎樣才能更好地發(fā)揮它的作用呢 ? 筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)抓好以下幾個(gè)方面 的工作 。1. 搞好黨的自身建設(shè) , 發(fā)揮黨組織及黨員的作用 , 是 發(fā) 揮 黨組織政治核心作用的基礎(chǔ)學(xué)校黨組織自身建設(shè)的內(nèi)容非常豐富 , 它包括嚴(yán)格執(zhí)行民主集中 制 , 健全黨內(nèi)民主生活 ; 大力加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)班子思想作風(fēng)建設(shè) , 不斷提高學(xué) 校領(lǐng)導(dǎo)干部的馬克思主義理論素養(yǎng)和政治思想素質(zhì) ; 黨委領(lǐng)導(dǎo)

16、成員和 黨員行政領(lǐng)導(dǎo)干部要密切聯(lián)系群眾 , 定期參加勞動 , 加強(qiáng)勤政 、 廉政建 設(shè) , 自覺接受黨組織和職工群眾的監(jiān)督 。 應(yīng)當(dāng)明確 , 黨組織的核心作用 不是自封的 , 不是人為樹立的 , 而是在實(shí)際工作中自然形成的 。 要保持 這個(gè)核心作用 , 同樣也要靠工作 、 靠實(shí)踐 。 因而 , 只有不斷加強(qiáng)黨的自 身建設(shè) , 提高隊(duì)伍素質(zhì) , 充分發(fā)揮黨委領(lǐng)導(dǎo)作用 、 支部的戰(zhàn)斗堡壘作用 和黨員的先鋒模范作用 , 增強(qiáng)黨組織的凝聚力 、 吸引力和戰(zhàn)斗力 , 以此 來召喚 、 影響和帶動群眾 , 使職工緊密地團(tuán)結(jié)在黨組織的周圍 , 按照黨 的意圖行事 , 這樣 , 才能保證黨的政治核心作用的發(fā)揮

17、 , 加強(qiáng)黨對學(xué)校 的領(lǐng)導(dǎo) , 搞好學(xué)校的各項(xiàng)工作 。2. 參與學(xué)校重大問題的決策 , 在這個(gè)過程中提出意見和建 議 , 是發(fā)揮黨組織政治核心作用的關(guān)鍵黨的十六大報(bào)告中指出 :“ 企業(yè)黨組織要積極參與企業(yè)重大問題 的決策 , 充分發(fā)揮政治核心作用 。 加強(qiáng)非公有制企業(yè)黨的建設(shè) , 企業(yè)黨 組織要貫徹黨的方針政策 , 引導(dǎo)和監(jiān)督企業(yè)遵守國家的法律法規(guī) , 領(lǐng) 導(dǎo)工會和共青團(tuán)等群眾組織 , 團(tuán)結(jié)凝聚職工群眾 , 維護(hù)各方的合法權(quán) 益 , 促進(jìn)企業(yè)健康發(fā)展 ”。 要對學(xué)校的發(fā)展和經(jīng)營把關(guān) , 不了解學(xué)校的 現(xiàn)實(shí)情況不行 , 了解情況而不參與對重大問題的決策也不行 , 只有黨 組織參與了決策 , 依靠

18、組織和集體力量 , 大的失誤方可以避免 , 即使有 了錯(cuò)誤也能及時(shí)糾正 。 只有黨組織參與了決策 , 方向上的把關(guān)才能落 實(shí) , 保證監(jiān)督才有力量 。 否則 , 正確的決策難以暢通無阻地貫徹 。 錯(cuò)誤 的決策 , 不僅會使國家和學(xué)校遭受損失 , 使決策者與監(jiān)督者間發(fā)生磨 擦 , 而且也不能體現(xiàn)黨組織的政治核心作用 。 這里需要說明的是 , 黨組 織參與決策 , 不是去包攬具體的行政事務(wù) , 而是對涉及學(xué)校經(jīng)營和發(fā) 展的方向 , 黨和國家的方針政策 , 職工較大的切身利益方面等重大問 題的決策的參與 。 參與決策的方式 , 可采用黨組織定期審議學(xué)校的工 作報(bào)告 , 或列席行政的有關(guān)會議 , 或通過聯(lián)席會或管委會等形式 。 這里 要特別注意 , 黨組織參與決策要發(fā)揮自己的特長 , 如決策前的調(diào)查 、 決 策中的建議 、 決策后的反饋 , 真正把決策作為一個(gè)過程 , 用制度固定下 來 。3. 堅(jiān)持黨管干部的原則 , 建立一支精干的黨務(wù)干部 隊(duì) 伍 , 是發(fā)揮黨組織政治核心作用的組織保證江澤民同志曾尖銳地指出 :“ 黨組織還是要管干部 , 黨是政治領(lǐng)導(dǎo) 核心 , 離開了組織領(lǐng)導(dǎo) 、 思想領(lǐng)導(dǎo) , 那個(gè)核心就是空的 ! ” 由此可見 , 黨 管干部的原則還要堅(jiān)持