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1、红外光谱法研究聚合物的聚集态结构红外光谱法研究聚合物的聚集态结构什么是高分子的聚集态结构？什么是高分子的聚集态结构？ 高分子的聚集态结构是指高分子链之间的几高分子的聚集态结构是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态，包括固体和液体。固体又何排列和堆砌状态，包括固体和液体。固体又有晶态和非晶态之分，非晶态聚合物属液相结有晶态和非晶态之分，非晶态聚合物属液相结构（非晶固体），晶态聚合物属晶相结构。聚构（非晶固体），晶态聚合物属晶相结构。聚合物熔体或浓溶液是液相结构的非晶液体。合物熔体或浓溶液是液相结构的非晶液体。3结晶结晶 如果高分子链本身具有必要的规整结构，同如果高分子链本身具有必要的规整结构，同时
2、给予适宜的条件（温度等），就会发生结晶，时给予适宜的条件（温度等），就会发生结晶，形成晶体。形成晶体。 结晶聚合物中包括晶区和非晶区。晶区和非结晶聚合物中包括晶区和非晶区。晶区和非晶区中分子链的排列方式不同，分子之间的作晶区中分子链的排列方式不同，分子之间的作用也不同。用也不同。4 多组分聚合物又称高分子合金，该体系中存在两种或两种以多组分聚合物又称高分子合金，该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物组分，不论组分之间是否以化学键相互连接。一般不上不同的聚合物组分，不论组分之间是否以化学键相互连接。一般不能实现分子水平的混合，形成非均相体系。能实现分子水平的混合，形成非均相体系。三嵌段聚合物的相
3、形态共混和合金共混和合金 在外力作用下分子链沿作用力方向排在外力作用下分子链沿作用力方向排列，产生局部有序和各向异性，但不一列，产生局部有序和各向异性，但不一定产生结晶。链段取向在高弹态即可完定产生结晶。链段取向在高弹态即可完成；而整个分子的取向则需在粘流态才成；而整个分子的取向则需在粘流态才能完成。能完成。 取向是热力学不稳定状态，要有外力取向是热力学不稳定状态，要有外力才能发生，一旦外力撤去，就会自发解才能发生，一旦外力撤去，就会自发解取向。因此要取向。因此要“冻结冻结”才能保持。才能保持。取向取向制样特点制样特点 由于材料的聚集态结构是与其物理形态有关，因此在由于材料的聚集态结构是与其物
4、理形态有关，因此在研究聚集态结构时研究聚集态结构时不能破坏样品的原有形态不能破坏样品的原有形态。PVDF聚合物聚集态结构的研究聚合物聚集态结构的研究7常用聚合物的晶带和非晶带常用聚合物的晶带和非晶带8 在红外光路中加偏振器可测定样在红外光路中加偏振器可测定样品的取向。当基团偶极距振动方向品的取向。当基团偶极距振动方向与偏振光方向平行，吸收被加强，与偏振光方向平行，吸收被加强，反之则减弱。反之则减弱。取向的研究取向的研究红外光谱法分析聚合物的晶型变化红外光谱法分析聚合物的晶型变化 全同结构聚丁烯结晶形成的晶型的特征峰在923，848，816cm-1，而晶型的特征峰在905cm-1。从图可以看出试
5、样随结晶时间的延长，905cm-1一处的峰逐渐减弱，7h后全部消失，而923，848和816cm-1处的峰不断增强，确实出现了晶型向晶型的转变。红外光谱法分析尼龙红外光谱法分析尼龙66不同热处理不同热处理后的结构变化后的结构变化 在红外光谱图中，在红外光谱图中，900940cm 的谱的谱带为带为CN H的振动，其中的振动，其中936、1200和和906 cm -1谱带归属于晶区，谱带归属于晶区，924cm-1 归属归属于非晶谱带。由图可见随温度和时间的增于非晶谱带。由图可见随温度和时间的增加加936和和1200 cm-1的谱带增强，的谱带增强，924 cm-1 谱带减弱，而谱带减弱，而1180
6、、1630cm-1的强度没有的强度没有改变，可作为参考谱带，用于分析构象和改变，可作为参考谱带，用于分析构象和结晶的变化。结晶的变化。 他们以下式用他们以下式用936、924、1630 cm 三三谱带分析结晶度：谱带分析结晶度：P1(A936A1630)+P2 (A924A1630)=1 式中，式中，P1、P2分别为与结晶态与非晶态相分别为与结晶态与非晶态相关的常数。关的常数。红外光谱法分析不同红外光谱法分析不同KCl含量的含量的尼龙尼龙66/KCl复合物复合物红外光谱法分析不同红外光谱法分析不同KCl含量的含量的尼龙尼龙66/KCl复合物复合物 加入加入KCl后，尼龙后，尼龙66分子分子链中
7、酰胺键所处的化学环境链中酰胺键所处的化学环境有了很大的不同。有了很大的不同。据此据此推断，推断，KCl加入到尼龙加入到尼龙66中后，由于中后，由于钾离子与羰基键形成的配位钾离子与羰基键形成的配位化合物较原来的氢键更稳定，化合物较原来的氢键更稳定，能够取代尼龙能够取代尼龙66分子链间的分子链间的氢键，释放出自由的氢键，释放出自由的NH基，基，NH基与基与Cl-形成氢键，随着形成氢键，随着Cl-含量的增加，形成的氢键数含量的增加，形成的氢键数就越多，所以就越多，所以(NH)峰的峰位峰的峰位逐渐向低波数移动。而又因逐渐向低波数移动。而又因为加入的钾离子与尼龙为加入的钾离子与尼龙66分分子链的羰基形成
8、了稳定的络子链的羰基形成了稳定的络合配位结构，酰胺合配位结构，酰胺带带(C=O)、酰胺酰胺带的伸缩振动都受到带的伸缩振动都受到束缚，所以随着束缚，所以随着KCl含量的增含量的增加，它们的峰位都向低波数加，它们的峰位都向低波数移动。移动。红外光谱法对共混合金高聚物的红外光谱法对共混合金高聚物的定性分析定性分析委托人要求了解某种塑料的主体成分，最委托人要求了解某种塑料的主体成分，最好能知道其组成。取少量样品与溴化钾直好能知道其组成。取少量样品与溴化钾直接压片后用红外光谱仪测定。接压片后用红外光谱仪测定。见图一见图一红外光谱法定性分析聚合物合金红外光谱法定性分析聚合物合金 1734 cm-1是羰基的
9、伸缩振动吸收带，是羰基的伸缩振动吸收带，1599cm-1是芳香族烯键的伸缩是芳香族烯键的伸缩振动引起的，振动引起的，1534cm-1是氨基的伸缩振动吸收带，是氨基的伸缩振动吸收带，1734cm-1、1534m-1、1239cm-1、770cm-1是氨基甲酸酯的特征吸收谱带，也是热塑性聚氨酯弹性是氨基甲酸酯的特征吸收谱带，也是热塑性聚氨酯弹性体体(TPU)的特征吸收。的特征吸收。1239cm-1、1099cm-1、935cm-1与与899cm-1是脂肪族醚是脂肪族醚键的吸收带，同时这四个峰又符合聚甲醛键的吸收带，同时这四个峰又符合聚甲醛(POM)的特征吸收谱带，的特征吸收谱带，630cm-1进进
10、一步确定了存在一步确定了存在POM 的可能性。的可能性。 将样品粉碎后用将样品粉碎后用THF溶解，然后取可溶溶解，然后取可溶部分，烘干成膜，用红外光谱仪测定。见部分，烘干成膜，用红外光谱仪测定。见图二。图二。 不溶部分用不溶部分用DMF（150）溶解。然后）溶解。然后取可溶部分，烘干成膜。见图三。取可溶部分，烘干成膜。见图三。 不溶部分经烘干后用溴化钾压片，用红不溶部分经烘干后用溴化钾压片，用红外光谱仪测定。见图四。外光谱仪测定。见图四。红外光谱法定性分析聚合物合金红外光谱法定性分析聚合物合金用用Spectrum One红外工作平台检索，可知该图为热红外工作平台检索，可知该图为热塑性塑料聚氨酯弹性体（塑性塑料聚氨酯弹性体（TPU）。红外光谱法定性分析聚合物合金红外光谱法定性分析聚合物合金 用用Spectrum One红外工作平台检索，图三为聚红外工作平台检索，图三为聚甲醛（甲醛（POM)。红外光谱法定性分析聚合物合金红外光谱法定性分析聚合物合金 用用Spectrum One红外工作平台检索，图四为红外工作平台检索，图四为填充物钛白粉。填充物钛白粉。
