高聚物紅外光譜分析制樣方法的改進(jìn)

1、第 20卷 , 第 2期 光譜實(shí)驗(yàn)室 V o l . 20, N o . 2 2003年 3月 Ch inese J ou rna l of S p ectroscopy L abora tory M arch , 2003高聚物紅外光譜分析制樣方法的改進(jìn)劉立軍姜 恒 (, , 提出了一些改進(jìn)的制樣方法 。通 , 改進(jìn)的制樣方法所測(cè)譜圖同 A TR 法以及常規(guī)制樣方法所測(cè)譜圖基本一 致 , 、 省時(shí) 、 成本低 、 彌補(bǔ)了常規(guī)制樣方法的不足 。關(guān) 鍵 詞紅外光譜 , KB r 壓片 , 浸漬 , 高聚物 。中圖分類(lèi)號(hào) :O 657. 33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B 文章編號(hào) :100428138(200

2、3 02202012041前言紅外光譜在聚合物分析和鑒定中有著極為重要而又非常廣泛的應(yīng)用 。 聚合物紅外光譜分析中 非常關(guān)鍵的一步是樣品的制備 , 紅外光譜的質(zhì)量在很大程度上取決于制樣方法 。 聚合物的一般制樣 方法有以下 4種 1:(1 澆鑄薄膜法 , 是在一定條件下將聚合物溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┲?, 然后將樣品 溶液滴在適當(dāng)?shù)妮d體上 , 揮發(fā)掉溶劑 , 將膜取下 , 制得樣品膜 。 這是一種最常用的制樣技術(shù) , 但此法 揭膜困難 , 而且還可能由于鑄膜引起分子取向和晶形的改變 。 若是在鹽窗上成膜 , 雖可直接用于測(cè) 定 , 但鹽窗比較昂貴 , 稍微使用不當(dāng)就容易破裂 ; (2 熱壓薄膜法 ,

3、 是將樣品放在模具中加熱到軟化 點(diǎn)以上或熔融后再加壓力壓成厚度合適的薄膜 。 由于此法要求在一定的熱壓裝置和較高的溫度條 件下進(jìn)行 , 在制樣過(guò)程中 , 某些聚合物會(huì)因受熱而氧化 , 或者在加壓時(shí)產(chǎn)生定向 , 從而使光譜發(fā)生某 些變化 ; (3 KB r 壓片法 , 是將高聚物樣品研細(xì)后和 KB r 粉末混研 , 待樣品與 KB r 混合均勻 , 裝入 模具內(nèi)放在油壓機(jī)上加壓 , 使之成為透明的晶片 。 但多數(shù)高聚物難于直接研成很細(xì)的粉末 , 因此難 于制作 KB r 晶片 ; (4 切片法 , 用于不能采用溶解 、 熔融或加壓等手段改變其物理狀態(tài)的高聚物樣 品的制備 。 此法關(guān)鍵是要掌握切削

4、技巧 , 正確選擇切削條件 。 其他方法如溶液法 、 懸浮法在聚合物 鑒定中很少使用 。針對(duì)上述各種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足 , 本文提出了一些改進(jìn)措施 :將空白 KB r 壓片浸漬于用低沸 點(diǎn)有機(jī)溶劑溶解的高聚物的溶液中 , 揮發(fā)掉有機(jī)溶劑制樣來(lái)代替澆鑄薄膜法 , 或者可以省去揭膜操 作 , 或者可以減少對(duì)鹽窗的損耗 ; 在用 KB r 壓片法制樣的過(guò)程中 , 對(duì)于難以粉碎的樣品 , 可以借助 砂紙 、 銼刀或鋒利的刀片將高聚物制成很細(xì)的粉末 。 上述制樣方法在已知的制樣方法文獻(xiàn)中均沒(méi)有 報(bào)道 2, 3。 聯(lián)系人 , 電話 :(0413 6666208; E 2m ail :h jiang 78ho

5、 tm ail . com作者簡(jiǎn)介 :劉立軍 (1980 , 女 , 吉林省梅河口市人 , 在讀碩士研究生 , 研究方向?yàn)榇呋瘎┖铣杉捌浼t外光譜的表征 。收稿日期 :2002209225 2實(shí)驗(yàn)部分2. 1儀器及其參數(shù)設(shè)置采用 Perk in 2E l m er 公司的 Spectrum TM GX 傅里葉變換紅外光譜儀 , 中紅外 D T GS 檢測(cè)器 , 測(cè) 定范圍 4000 400c m -1, 掃描次數(shù) 16次 , 分辨率 4c m -1。2. 2測(cè)試樣品高抗沖聚苯乙烯 (H IPS ; 丁二烯 2苯乙烯共聚物 ( ; 2 ; 飲料瓶 ; 窗體防寒隔熱材料 ; 變壓器上的絕緣板 。2.

6、 3實(shí)驗(yàn)方法分別以苯 、 H S 配成濃度為 1% 20%的溶液 。, 不宜放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng) , 最好即壓即用 。 2. 3. 1將配好的 H IPS 的溶液滴在 KB r 窗片上 , 待溶劑揮發(fā)后 , 連同池窗片一起進(jìn)行紅外光譜測(cè)量 。 以同樣方法繪制 SB S 和 EVA 的紅外光譜圖 。2. 3. 2空白 KB r 壓片浸漬法將空白 KB r 壓片浸漬于配好的 H IPS 溶液中 , 取出 , 先在室溫下進(jìn)行緩慢蒸發(fā) , 以免在膜上留 下氣孔 , 當(dāng)膜固化時(shí)再在紅外燈下除去殘留的溶劑 , 用于測(cè)定 。 以同樣方法繪制 SB S 和 EVA 的紅 外光譜圖 。2. 3. 3改進(jìn)的 KB r 壓

7、片法借助砂紙 、 銼刀或鋒利的刀片等工具將飲料瓶制成很細(xì)的粉末 , 在瑪瑙研缽中將其與 KB r 粉 末混合研勻 , 裝入模具內(nèi)放在油壓機(jī)上加壓成型 , 使成為透明的晶片 , 測(cè)繪其光譜 。 用同樣方法對(duì) H IPS 、 窗體防寒隔熱材料及變壓器上的絕緣板制樣 , 繪制紅外光譜圖 。2. 3. 3衰減全反射法調(diào)整 A TR 附件反射鏡的角度 , 使得輸出到檢測(cè)器的輸出能量達(dá)最大值 , 入射角為 45, 在飲料 瓶上較平整的部位剪下一小塊 , 將其緊壓在 ZnSe 晶片上 , 測(cè)其紅外光譜 。3結(jié)果與討論分別將圖 1、 圖 2、 圖 3中空白 KB r 壓片浸漬法所測(cè)譜圖與澆鑄薄膜法所測(cè)譜圖進(jìn)行

8、對(duì)比 , 可 以看出 , 兩種方法所測(cè)譜圖基本一致 , 也就是說(shuō) , 可以采用空白 KB r 壓片浸漬法對(duì)樣品進(jìn)行定性分 析 。 但采用澆鑄薄膜法制樣 , 若在成膜介質(zhì)上鑄膜 , 則膜的揭取比較困難 ; 若在 KB r 窗片上鑄膜 , 雖 不用揭膜 , 但其窗片容易受到水或水蒸氣的侵蝕 , 當(dāng)水被它的表面所吸收時(shí) , 使樣品透過(guò)率降低 , 并 且不大容易清除樣品在其表面留下的最后痕跡 3, 亦即鹽窗維護(hù)起來(lái)相當(dāng)不易 。 現(xiàn)在采用空白 KB r 壓片浸漬法制樣 , 或者避免了揭膜的繁瑣過(guò)程 , 或者減少了對(duì)晶體鹽窗的損耗 。 分別將圖 4、 圖 5、 圖 6所測(cè)結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)中進(jìn)行檢索 , 可知

9、 , 變壓器上的絕緣板是以木粉為填料的三聚腈胺甲醛樹(shù) 脂 ; 防寒隔熱材料的成分是聚己內(nèi)酰胺 ; 飲料瓶成分是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯 。 由圖 6中兩種方法所 測(cè)圖譜進(jìn)行對(duì)比可以看出 , (a 和 (b 兩光譜的峰形和頻率相似 , 都能達(dá)到定性分析的要求 。 而且 A TR 法節(jié)約了制樣時(shí)間 , 大大加快了樣品分析速度 , 同時(shí)還是一種無(wú)損分析方法 , 不破壞待測(cè)樣 品 。至于 (a 的高波數(shù)區(qū)吸收帶強(qiáng)度比 (b 弱 , 而低波數(shù)區(qū)的吸收帶強(qiáng)度與 (b 相近 , 是由于 A TR 法 是在選定的入射角和樣品的條件下進(jìn)行光譜掃描 , 短波長(zhǎng)光的穿透深度小 、 吸收弱 , 而長(zhǎng)波長(zhǎng)光的 202光譜實(shí)驗(yàn)

10、室 第 20卷 穿透深度大 、 吸收強(qiáng)的緣故 4 。圖 1 EVA 的紅外譜圖a 澆鑄薄膜法 ; b 圖 2 SBS 的紅外譜圖 a 空白 KB r 壓片浸漬法 ; b 澆鑄薄膜法 。圖 3 H IPS 的紅外譜圖a 空白 KB r 壓片浸漬法 ; b 澆鑄薄膜法 。 圖 4 KB r 壓片法所測(cè)變壓器上絕緣板的紅外譜圖圖 5 KB r 壓片法所測(cè)防寒隔熱材料的紅外譜圖 圖 6飲料瓶的紅外譜圖a A TR 法 ; b KB r 壓片法 ?？傊?, 空白 KB r 壓片浸漬法比澆鑄薄膜法操作簡(jiǎn)單 、 快速 。 但浸漬法也有它的局限性 , 有些樣 品無(wú)法用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑溶解 , 還得用 KB r

11、壓片法制樣 , 通常的做法是借助干冰或液氮使樣品冷 卻變硬后再研磨 5, 此法不易操作 , 且干冰和液氮成本較高 ; 而按本文所提出的借助砂紙 、 銼刀或鋒 利的刀片等工具將高聚物制成很細(xì)的粉末 , 則簡(jiǎn)化了操作過(guò)程 , 降低了成本 , 克服了常規(guī)粉碎技術(shù) 的不足 , 擴(kuò)大了 KB r 壓片法的應(yīng)用范圍 。 A TR 雖是一種最簡(jiǎn)便的紅外測(cè)試方法 , 但往往信號(hào)強(qiáng)度 較低 , 獲得的有用信息偏少 , 在細(xì)微結(jié)構(gòu)的分析上不如其他制樣方法有利 。 本文提出的改進(jìn)方法為 實(shí)際工作中進(jìn)行高聚物的紅外光譜分析帶來(lái)了方便 。參考文獻(xiàn)1王正熙 . 聚合物光譜分析和鑒定 M . 成都 :四川大學(xué)出版社 , 1

12、989. 40 43.2謝狄霖 , 陳忠 . 高聚物紅外光譜分析的試樣制備 J . 分析儀器 , 2001, (3 :45 46.3王忠友 , 吳建華 . 熱塑性聚合物紅外定性分析快速制樣方法的研究 J . 分析測(cè)試學(xué)報(bào) , 1999, 18(2 :77 78.4英 R . G . J . 密勒 , B . C . 斯特斯 . 紅外光譜學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法 M . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 1985. 137 138.302第 2期 劉立軍等 :高聚物紅外光譜分析制樣方法的改進(jìn)5陳允魁 . 紅外吸收光譜法及其應(yīng)用 M . 上海 :上海交通大學(xué)出版社 , 1993. 58.An I m proved

13、Sam ple Prepara tion M ethod for the Ana lysis of Poly m ers by I nfrared SpectroscopyL I U L i 2Jun J I AN G H eng G ON G Hong S U T T(L iaon ing U n iversity of P etroleum and Che m ica l T , F L iaon R ina Rou tine p rep arati on p fo r I R analysis are in troduced , the deficien 2 cies of them e

14、 odified p rep arati on m ethods are suggested . It is found that the m si m p le and rap id and overcom e the deficiencies of conven ti onal p reparati on m .Key words I R Sp ectro scop y , KB r Pellet , D i pp ing , Po lym er .本刊論文發(fā)表的正常周期 :2 6個(gè)月 您的發(fā)明創(chuàng)造得到 “優(yōu)先權(quán)” 榮譽(yù)的必要保障 縮短論文發(fā)表周期 , 是盡早實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)論文的社會(huì)效益的前提

15、, 也是作者創(chuàng)造性勞動(dòng)得到尊重 、 為其在世界 上取得 “優(yōu)先權(quán)” 榮譽(yù)的必要保障 , 因?yàn)榘l(fā)明創(chuàng)造的 “優(yōu)先權(quán)” 通常是以出版時(shí)間為準(zhǔn)的 。 因此 , 本刊在嚴(yán)格保 證質(zhì)量的條件下 , 把盡快發(fā)表作者的論文 , 視為自己的神圣職責(zé) 。符合 “ 光譜實(shí)驗(yàn)室 投稿須知” (見(jiàn)本刊 1994-2003年每年第 1期 、 特別是其中第 4 7項(xiàng)要求 , 是保證 論文質(zhì)量不可缺少的條件 。 如果您希望論文早日發(fā)表 (如 2 6個(gè)月 , 請(qǐng)務(wù)必按 “須知” 寫(xiě)稿 。如果來(lái)稿附有同行專(zhuān)家評(píng)語(yǔ)及單位推薦信 , 論文還可以更快發(fā)表 (0. 5 2個(gè)月 。來(lái)稿請(qǐng)用 W o rd 或北大方正排版 , 用電子郵件發(fā)到本部電子信箱 E 2m ail :1 gp sys 263. net ; 2 gp sys 81 citiz . net ; 3 gp ss ch inaj ournal . net . cn ; 4 gp sys peri odicals . net . cn 。 為避免電子郵件發(fā)生故障而延誤收 稿 , 請(qǐng)作者發(fā)了電子郵件后 , 要打電話通知編輯部 , 以便及時(shí)查詢 ; 在尚未開(kāi)通電子郵件業(yè)務(wù)的情況下 , 作者也 可