常见高分子红外光谱谱图解析

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1、 1 / 24 常见高分子常见高分子红外红外光谱光谱谱谱图图解析解析 1. 红外光谱的基本原理红外光谱的基本原理 1）红外光谱的产生 能量变化 hch12 h 对于线性谐振子 c21 2）偶极矩的变化 3）分子的振动模式 多原子分子振动 伸缩振动 对称伸缩 不对称伸缩 变形振动 AX2：剪式面外摇摆、面外扭摆、面内摇摆 AX3：对称变形、反对称变形 . 不同类型分子的振动 线型 XY2： 对称伸缩 不对称伸缩 弯曲 2 / 24 弯曲型 XY2： 不对称伸缩 对称伸缩 面内弯曲（剪式） 面内摇摆 面外摇摆 卷曲 平面型 XY3： 对称伸缩 不对称伸缩 面内弯曲 面外弯曲 角锥型 XY3： 对称

2、弯曲 不对称弯曲 3 / 24 面内摇摆 4）聚合物红外光谱的特点 1、组成吸收带 2、构象吸收带 3、立构规整性吸收带 4、构象规整性吸收带 5、结晶吸收带 2 聚合物的红外谱图聚合物的红外谱图 1）聚乙烯）聚乙烯 2919cm-1 CH2 不对称伸缩振动 2851 cm-1 CH2 对称伸缩振动 1467 cm-1 CH2 弯曲振动 725 cm-1 （CH2）n（n4） 面内摇摆振动 各种类型的聚乙烯红外光谱非常相似。在结晶聚乙烯中，720 cm-1的吸收峰常分裂为双峰。 要用红外光谱区别不同类型的聚乙烯， 需要用较厚的薄膜测绘红外光谱。 这些光谱之间的差别反映了聚乙烯结构与线性CH2链

3、之间的差别， 主要表现在1000-870-1之间的不饱和基团吸收不同，甲基浓度不同以及在800-700-1之间支化吸收带不同。 4 / 24 低压聚乙烯（热压薄膜） 中压聚乙烯（热压薄膜） 高压聚乙烯（热压薄膜） 5 / 24 低压 888cm1 CCH2 面外变形 990cm1 -CH=CH2 面外变形 909cm1 -CH=CH2 面外变形 970cm1 反式-CH=CH- 面外变形 中压 990cm1 -CH=CH2 面外变形 909cm1 -CH=CH2 面外变形 高压 888cm1 CCH2 面外变形 2.2.聚丙烯聚丙烯 无规聚丙烯 2953 cm1 CH3 不对称伸缩振动 291

4、7 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2873 cm1 CH3 对称伸缩振动 2845 cm1 CH2 对称伸缩振动 1459 cm1 CH2 弯曲振动 1377 cm1 CH3 对称变形振动 1156 cm1 CH3 面外摇摆振动 971 cm1 CH3 面内摇摆振动 6 / 24 等规聚丙烯 等规聚丙烯的红外光谱中，在 1250-830 cm1区域出现一系列尖锐的中等强度吸收带（1165、998、895、840 cm1） 。这些吸收与聚合物的化学结构和晶型无关，只与其分子链的螺旋状排列有关。 3.3.聚异丁烯聚异丁烯 H2CCCH3CH3n 2975 cm1 CH3 不对称伸缩振动 2950

5、 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2894 cm1 CH3 对称伸缩振动 1471 cm1 CH2 弯曲振动 1388、1365 cm1 C-(CH3)2 对称变形振动 1229 cm1 骨架振动 聚异丁烯的光谱是很简单的，异丙基结构为其主要特征。 7 / 24 4.4.聚丁二烯聚丁二烯 丁二烯聚合可以生成多种结构不同的异构体。 H2CHCHCCH2 CCHCH2HH2C CCHCH2H2CH 1，2- 顺式 1，4- 反式 1，4- 990、910 cm1 775、741、690 cm1 970 cm1 1，2-聚丁二烯 3072 cm1 -CH=CH2 伸缩振动 3005 cm1 -CH=

6、CH2 伸缩振动 2915 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2840 cm1 CH2 对称伸缩振动 1640 cm1 C=C 伸缩振动 1417 cm1 CH2 弯曲振动 991 cm1 -CH=CH2 面外变形 905 cm1 -CH=CH2 面外变形 8 / 24 顺式 1，4-聚丁二烯 3072 cm1 -CH=CH2 伸缩振动 3005 cm1 -CH=CH2 伸缩振动 2915 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2843 cm1 CH2 对称伸缩振动 1639 cm1 C=C 伸缩振动 1435 cm1 CH2 弯曲振动 992 cm1 （1，2-）-CH=CH2 面外变形 965 c

7、m1 （反式1，4）CH=CH- 面外变形 910 cm1 （1，2-）-CH=CH2 面外变形 727 cm1 （CH2）2 面外变形 用于橡胶的顺式 1，4-丁二烯的光谱中，730 cm1的宽强吸收很特征，但反式 1，4-和 1，2-结构的吸收虽弱但仍很明显。 9 / 24 5.5.丁二烯苯乙烯共聚物丁二烯苯乙烯共聚物 CHH2CHCCHH2C 3067、3023 cm1 （苯环）=CH 伸缩振动 2915 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2842 cm1 CH2 对称伸缩振动 1639 cm1 C=C 伸缩振动 1600、1492 cm1 苯环-CH=CH- 1442 cm1 CH2 弯

8、曲振动 966 cm1 （反式1，4）CH=CH- 面外变形 911 cm1 （1，2-）-CH=CH2 面外变形 757、699 cm1 单取代苯环 CH 面外变形 10 / 24 6.6.丁二烯丙烯腈共聚物丁二烯丙烯腈共聚物 2923 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2848 cm1 CH2 对称伸缩振动 2236 cm1 CN 伸缩振动 1639 cm1 C=C 伸缩振动 1440 cm1 CH2 弯曲振动 968 cm1 （反式1，4）CH=CH- 面外变形 917 cm1 （1，2-）-CH=CH2 面外变形 11 / 24 7 7. .聚异戊二烯聚异戊二烯 三种可合成异构体 CCH

9、H2CH3CCH2 CCH2CHH3CCH2 H2CHCCCH2CH3 顺式 1，4-（天然橡胶） 反式 1，4- 3，4- 833 cm1 840 cm1 889 cm1 顺式 1，4-聚异戊二烯 3034 2960 cm1 CH3 不对称伸缩振动 2927 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2853 cm1 CH2 对称伸缩振动 2236 cm1 CN 伸缩振动 1663 cm1 C=C 伸缩振动 1448 cm1 CH2 弯曲振动 1375 cm1 CH3 弯曲振动 887 cm1 （3，4-） C=CH2 面外变形 835 cm1 （顺式1，4-）CH=CH2- 面外变形 12 / 24

10、 8 8. .聚苯乙烯聚苯乙烯 3082、3059、3025、3000 cm1 苯环CH 伸缩振动 2923 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2849 cm1 CH2 对称伸缩振动 1600、1582、1492、1452 cm1 苯环CC 弯曲振动 1372 cm1 CH 弯曲振动 1068、1028 cm1 单取代苯环 CH 面内变形 756、657 cm1 单取代苯环 CH 面外变形 13 / 24 9 9. .丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物 3059、3026 cm1 苯环CH 伸缩振动 2923 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2849 cm1 CH2 对称伸缩振动

11、2237 cm1 CN 伸缩振动 1634 cm1 C=C 伸缩振动 1602、1492、1452 cm1 苯环CC 弯曲振动 1362 cm1 CH 弯曲振动 1068、1028 cm1 单取代苯环 CH 面内变形 965 cm1 （反式1，4）CH=CH- 面外变形 756、657 cm1 单取代苯环 CH 面外变形 14 / 24 10.10.聚氯乙烯聚氯乙烯 CH2CHCl 2970 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2911 CH2 不对称伸缩振动 1426 cm1 CH2CHCl 对称伸缩振动 1334、1254 cm1 CHCl 伸缩振动 1099 cm1 -C-C- 骨架弯曲振动

12、 1602、1492、1452 cm1 苯环CC 弯曲振动 962 cm1 CH2- 面内变形 693、614 cm1 C-Cl 伸缩振动 11.11.聚四氟乙烯聚四氟乙烯（CF2-CF2-） 1210 cm1 CF2 不对称伸缩振动 1151 cm1 CF2 对称伸缩振动 15 / 24 12.12.聚碳酸酯聚碳酸酯 1776 cm1 C=O 伸缩振动 1597、1504、1463 cm1 苯环CC 弯曲振动 1365 cm1 C(CH3)2 弯曲振动 1235、1194、1163 cm1 COC 伸缩振动 1600、1582、1492、1452 cm1 苯环CC 弯曲振动 1085、101

13、5 cm1 对位取代苯环 CH 面内变形 830 cm1 对位取代苯环 CH 面外变形 16 / 24 13.13.聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯 3055 cm1 苯环=C-H 伸缩振动 2969 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2908 cm1 CH2 不对称伸缩振动 1717 cm1 C=O 伸缩振动 1614、1579、1506、1454 cm1 苯环CC 弯曲振动 1472 cm1 CH2 弯曲振动 1265、1130 cm1 COC 伸缩振动 1600、1582、1492、1452 cm1 苯环CC 弯曲振动 1021 cm1 对位取代苯环 CH 面内变形 973 cm1

14、 COO 面内变形 873 苯环CH面内变形 849 CH2 面内变形 727 cm1 苯环CH面外变形 17 / 24 14.14.聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯 15.15.聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯 2930 cm1 CH 伸缩振动 1738 cm1 C=O 伸缩振动（强） 1433 cm1 CH2 弯曲振动 1371 cm1 CH3 对称变形振动 1239 cm1 COC 不对称伸缩振动 1020 cm1 COC 对称伸缩振动 18 / 24 1616. .乙烯醋酸乙烯酯共聚物（乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVAEVA） 2921 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2852 cm1 C

15、H2 对称伸缩振动 1738 cm1 C=O 伸缩振动（强） 1463 cm1 CH2 弯曲振动 1370 cm1 CH3 对称变形振动 1242 cm1 COC 不对称伸缩振动（强） 1020 cm1 COC 对称伸缩振动（中） 956 cm1 722 cm1 （CH2）n（n4） 面内摇摆振动 608 cm1 在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物分子链中， 两种单体是无规排列的， 即使醋酸乙烯酯单体含量很低，极性酯的吸收（1725、1235、1020cm1）在光谱中仍然是主要的，不同饱和脂肪酯的COOC吸收非常特征。CH2序列的特征为 720cm1的吸收峰，当部分结晶时呈分裂的双峰。 19 / 24

16、17.17.聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯 聚丙烯酸酯的光谱特征在 1725、1250、1190-1163 和 1124-1110cm1之间。在 1000-770 cm1之间的吸收峰适合于测定醇组分的类别。 聚丙烯酸甲酯 1736 cm1 C=O 伸缩振动（强） 1441 cm1 CH2 弯曲振动 1371 cm1 CH3 对称变形振动 1262、1198、1165 cm1 COC 不对称伸缩振动 1020 cm1 COC 对称伸缩振动 827 cm1 CH3 面内摇摆 聚丙烯酸乙酯 20 / 24 1736 cm1 C=O 伸缩振动（强） 1448 cm1 CH2 弯曲振动 1379 cm1 CH3

17、对称变形振动 1255、1165 cm1 COC 不对称伸缩振动 1026 cm1 COC 对称伸缩振动 854 cm1 CH2CH3 面内摇摆 18.18.聚甲基丙烯酸酯聚甲基丙烯酸酯 最简单的聚甲基丙烯酸酯（甲酯、乙酯、丁酯、环己酯）的红外光谱以在 1250 和 1176 cm1的 C-O-C 伸缩振动分裂的吸收峰为等。这种分裂与链结构有关，当甲基丙烯酸酯序列过短，或具有庞大侧基时，这些振动都不会分开。在 1000-800 cm1区域可区分不同的甲基丙烯酸酯。 聚甲基丙烯酸甲酯 1731 cm1 C=O 伸缩振动（强） 1479、1443 cm1 CH2 弯曲振动 1378 cm1 CH3

18、 对称变形振动 1272、1240 cm1 COC 不对称伸缩振动 1187、1148 cm1 COC 对称伸缩振动 844 cm1 CH3 面内变形 755 cm1 CH3 面外变形 21 / 24 19.19.聚乙二醇聚乙二醇 3313 cm1 OH 伸缩振动（强） 2876 CH2 对称伸缩振动 1465 cm1 CH2 弯曲振动 1378 cm1 CH3 对称变形振动 1248 cm1 COC 不对称伸缩振动 1113 cm1 COC 对称伸缩振动 949 cm1 COC 面内变形振动 844 cm1 CH2CH2O 面内变形 20.20.双酚双酚 A A 型环氧树脂型环氧树脂 22

19、/ 24 1600、1582、1456 cm1 苯环CC 弯曲振动 1508 cm1 对位取代苯环CC 弯曲振动 1362 cm1 C(CH3)2 弯曲振动 1248 cm1 脂肪芳香醚C-O-C 反对称伸缩 1107、1036 cm1 对位取代苯环 CH 面内变形 971、916、772 cm1 端基环氧环 830 cm1 对位取代苯环 CH 面外变形 21.21.聚酰胺聚酰胺 （R-CO-NHRNHCO） 脂肪族聚酰胺的红外光谱主要由酰胺基的振动和亚甲基链的振动吸收组成的。 其强度吸收带出现在下列区域内：3300、2900 、1640 、1560 、1282-1260 cm-1、1460

20、cm-1。 通常遇到的脂肪族聚酰胺在化学上的差别只是由于（CH2）链的不同，但在熔融温度以下，由于不同的聚酰胺结晶区域分子间的相互作用不同，其红外光谱任然是有差别的，这可用于鉴定的目的。 PA66 3299 cm1 NH 伸缩振动 2934 cm1 CH2 不对称伸缩振动 2858 cm1 CH2 对称伸缩振动 1633 cm1 CO-NH 弯曲振动 1540 cm1 CO-NH弯曲振动 1473 cm1 CH2 弯曲振动 1276 cm1 CONH弯曲振动 23 / 24 PA6 22.22.聚氨酯聚氨酯 聚氨酯很容易由红外光谱鉴定出来。在聚酯型聚氨酯的红外光谱中，1725 cm-1吸收带很

21、强，它是由酯和聚氨酯两种 C=O 吸收相重叠的结果。聚氨酯结构中 NH 振动分别在 3330和 1538 cm-1吸收。此外，在 1250-1110 cm-1之间有三个分离不太好的中等强度的宽吸收，其中 1176-1163 cm-1的吸收带是由脂肪酯的 C-O 振动产生的。 在聚醚型聚氨酯的红外光谱中，醚键的吸收在 1110 cm-1，聚氨酯的吸收在 1695 和 1538 cm-1。在这些聚酯或聚醚型氨基甲酸酯中，芳香族的结构的吸收在 1600-1587 cm-1和 833-667 cm-1后，一区域的吸收可用于鉴定异氰酸酯组分，有时在 1640 cm-1还会出现脲基的吸收。 聚酯型聚氨酯 24 / 24 聚醚型聚氨酯 23.23.聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷 2963 cm1 CH3 不对称伸缩振动 2905 cm1 CH3 对称伸缩振动 1261 cm1 CH3 变形振动 1093、1022 cm1 Si-O 伸缩振动 865、801 cm1 Si-（CH3）2 伸缩振动