常见聚合物的红外光谱.ppt
2023/8/13,材料研究方法,1,常见聚合物的红外光谱定性分析 1.六个区：区 1800 1700 cm-1：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺等；区 1700 1500 cm-1：聚酰胺、三聚氰胺-甲醛树脂；区 1500 1300 cm-1：饱和聚烃、极性基团取代的聚烃；区 1300 1200 cm-1：芳香族聚密、含氯聚合物；区 1200 1000 cm-1：聚醚、醇类、含氯、含氮聚合物；区 1000 600 cm-1：取代苯、不饱和双键和含氯聚合物 以及含有硅和卤素的聚合物。,2023/8/13,材料研究方法,2,1.直接查对谱图(1)Hummel&Scholl,Infrared Analysis of Polymers,Resins and Additives,An Atlas,Afremow&IsaKson,Infrared Spectroscopy:Its Use in the Coating Industry Colthup,Daly&Wiberley,Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy Sadtler,单体和聚合物的红外光谱图,2023/8/13,材料研究方法,3,1.否定法 如果某个基团的特征频率吸收区，找不到吸收峰，我们就判断样品中部不存在该基团。,2023/8/13,材料研究方法,4,对应与否定法认别光谱的特征基团频率,2023/8/13,材料研究方法,5,图2 未知聚合物的IR谱图（否定法）,2023/8/13,材料研究方法,6,在1300cm-1波数以上，从高波数检查起，可知不存在羟基、胺基、不饱和烃、氰基、异腈酸酯基和羰基，在1000cm-1以下，仅有一对双峰（731cm-1和720cm-1），由于不存在芳香族和烯类，因此只可能是n4的长链-(CH2)-n的吸收，由于在1000-1300cm-1也没有吸收，因此醚键也可以排除，最后，可能确定该未知聚合物可能是聚乙烯。,2023/8/13,材料研究方法,7,图3 未知聚合物的IR谱图（肯定法）,2023/8/13,材料研究方法,8,4肯定法 在3100-3000 cm-1区域的谱带是由芳环或烯类的CH 伸缩振动产生的。在3000-2800 cm-1区域的谱带是饱和烃化合物的吸收。2000-1668 cm-1区域的一系列弱谱带是对应芳环 Ar-H 的倍频和组频的吸收。这些谱带的位置和数目表明化合物中有单取代芳环的存在。760 cm-1是芳环上的5个相邻的质子 Ar-H，进一步证实有单取代芳环的存在。芳环的结构还可由1600，1580，1500和1450cm-1谱带证实。,2023/8/13,材料研究方法,9,在1500-1400 cm-1区域的谱带与CH2或CH变形有关。965 cm-1的谱带归属与反式不饱和基团的面外弯曲振动。990-910 cm-1的谱带是和末端乙烯基有关，进一步证实不饱和性。1640 cm-1的谱带是归属与C=C伸缩振动，其强度较弱，说明不饱和双键的含量不太高。由上可知，化合物中包含单取代苯环，同时有反式双键和末端双键。样品是聚合物，因此只要用少数标准谱图进行核对，证明未知物为苯乙烯-丁二烯共聚物。,2023/8/13,材料研究方法,10,图4 未知聚合物的IR谱图（肯定法与否定法相结合）,2023/8/13,材料研究方法,11,5肯定法与否定法相结合 在审视一张未知高聚物的样品谱图时，往往同时采用肯定法和否定法，即根据谱带，一方面肯定某些官能团的存在，一方面又排除某些结构存在的可能。根据基团频率的肯定法分析，看出存在着甲基、亚甲基及可能存在的次甲基，以及酯基官能团。否定法发现，样品中不存在胺、芳香烃、氰基、醇、酰胺、环及亚胺等结构。查对烷烃酯类聚合物谱图，证明该材料为聚丙烯酸丁酯。,2023/8/13,材料研究方法,12,1Polyethylene 低压聚乙烯为线型结构，一般含有烯类端基，在990和909 cm-1出有两条弱谱带，分别归属与RCH=CH2中CH反式面外弯曲振动及CH2面外弯曲振动。线型聚乙烯结晶度较高，在图中还可看到其分裂较为明显的双峰。高压聚乙烯有较多的支链，主要是乙基和丁基侧链，在1379 cm-1处有甲基的对称变形，振动谱带，同时在890和1080 cm-1处也有弱谱带。,2023/8/13,材料研究方法,13,2023/8/13,材料研究方法,14,2.Polypropylene3000-2800 cm-1区域 多重叠合的CH2，CH，CH3中的CH 伸 缩振动；1462 cm-1附近的CH2和CH3的弯曲振动；1380 cm-1附近的CH3弯曲振动。1230、1199、1131 cm-1 间规PP非晶带。,2023/8/13,材料研究方法,15,2023/8/13,材料研究方法,16,3Polystylene3103-3000 cm-1区域的谱带是由芳环的CH 伸缩 振动产生的特征带。3000-2800 cm-1区域的谱带是由CH2或CH上的 C-H伸缩振动。2000-1680 cm-1区域是PS特有的一系列较弱谱带，它们是对应芳环Ar-H的倍频和组频的吸收。这些谱带的位置和数目表明化合物中有单取代芳环的存在。1601cm-1是苯环的骨架伸缩振动，由于一个氢被取代，原有的苯的对称性被破坏，振动时分子偶极距变化增大，所以谱带很强。757及699cm-1处的谱带，归属与苯环的5个相邻碳上质子的面外伸缩振动，是典型的单取代苯的特征谱带。,2023/8/13,材料研究方法,17,2023/8/13,材料研究方法,18,5肯定法与否定法相结合 在审视一张4Poly（vinyl acetate）1740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；1240和1020cm-1的两条谱带是PVAc最特征的吸收谱带，归属与-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸缩振动；1370cm-1的谱带归属于甲基的变形振动。由于相连羰基的加强，使得它比亚甲基的变形振动谱带强得多。,2023/8/13,材料研究方法,19,2023/8/13,材料研究方法,20,5.PVC(1)1250和1340 cm-1的较强谱带，归属于CH弯曲振动，由于它与氯原子连接在同一碳原子上，使其吸收强度大大增强；(2)1430 cm-1的强谱带归属于CH2的变形振动，和正常CH2的变形振动频率（1475 cm-1）比较，谱带向低频方向位移了约45 cm-1，同时强度显着增加，这也是受氯原子的影响所造成的；800-600 cm-1有一些较宽、较强的谱带，彼此重叠在一起，它们是CCl伸缩振动的吸收；1100cm-1处的谱带是CC伸缩振动的吸收；960cm-1处的谱带是CH2面内摇摆振动吸收。,2023/8/13,材料研究方法,21,2023/8/13,材料研究方法,22,图10 PMMA、PAN、PVA,2023/8/13,材料研究方法,23,6 MMA、PAN、PVA在审视一张4Poly（vinyl acetate）1740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；1240和1020cm-1的两条谱带是PVAc最特征的吸收谱带，归属与-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸缩振动；1370cm-1的谱带归属于甲基的变形振动。由于相连羰基的加强，使得它比亚甲基的变形振动谱带强得多。,2023/8/13,材料研究方法,24,7PET 1730 cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；1265和1110cm-1的两条谱带归属于-COOC-上C-O的伸缩振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯；3000 2800 cm-1及1450 1350 cm-1区域的谱带是由 CH2振动引起的；3100 3000 cm-1区域的谱带是由芳环上的C-H伸缩振动引起的；730 cm-1处的谱带是面外弯曲振动吸收；873 cm-1处的谱带归属于芳环上两个相邻的CH变形振动；1620 1450 cm-1间的谱带较弱，可能与分子对称性有关；3540 cm-1处的谱带是未反应羟基OH伸缩振动引起的。,2023/8/13,材料研究方法,25,2023/8/13,材料研究方法,26,8.UP 1735 cm-1的最强谱带，归属于酯的羰基伸缩振动；1275 cm-1的CO伸缩振动证实酯基存在；3100 3000 cm-1的谱带为不饱和=C-H伸缩振动；1460 cm-1谱带为直链C=C伸缩振动；1600，1500和1490 cm-1谱带为芳环的C=C伸缩振动吸收引起；740 cm-1为邻二取代的四个相邻氢面外弯曲振动谱带；710 cm-1的为芳环骨架弯曲振动谱带；750 790 cm-1之间的谱带，加上上述两个谱带，构成典型的邻苯二酯的光谱特征；,2023/8/13,材料研究方法,27,2023/8/13,材料研究方法,28,9.PA 1640 cm-1的最强谱带，是酰胺基的羰基伸缩振动的吸收，即酰胺带；1560 cm-1次强谱带，是NH弯曲振动和CN伸缩振动的组合吸收，即酰胺带；3090 cm-1谱带是酰胺带的倍频；1260 cm-1区域的谱带也是由CNH振动产生的，酰胺带；690 cm-1谱带归属于N-H面外摇摆振动。,2023/8/13,材料研究方法,29,2023/8/13,材料研究方法,30,10Epox830 cm-1谱带是对位取代苯环上两个相邻氢原子的面外弯曲振动吸收。915 cm-1谱带是链端环氧基的吸收。,2023/8/13,材料研究方法,31,11聚甲基硅氧烷 1100 1000 cm-1区域的谱带是SiOSi伸缩振动的吸收。1260 cm-1和1410 cm-1两条谱带分别是由SiCH3基团的CH3对称变形振动和不称变形振动引起的。800 cm-1谱带是由SiC伸缩振动和CH3面内摇摆振动产生的。3000 2800区域的谱带是甲基CH的伸缩振动。510和390 cm-1谱带分别由SiOSi和OSiCH3弯曲振动引起的。,
