第十六章紅外光譜與拉曼光譜1紅外光譜和拉曼光譜屬于波譜技術的范疇。波譜技術是某種特定波長、強度的輻射能通過特征能態(tài)間的躍遷后而引發(fā)的電磁波譜。2波譜技術分兩大類：吸收波譜和發(fā)射波譜吸收波譜發(fā)射波譜紫外、可見分光光譜發(fā)射光譜紅外分光光譜熒光光譜微波光譜磷光光譜X射線吸收光譜核磁共振光譜電子自旋共振光譜3波譜技術中的關鍵是檢測組成材料的各種微粒在輻射條件下的特征能態(tài)的躍遷。分子的總能量由以下幾項組成：電子的能量（E電）；振動能量（E振）；轉動能量（E轉）；平動能量（E平）；分子吸收電磁波輻射時的能量的變化ΔE＝ΔE電＋ΔE振＋ΔE轉＋ΔE平4分子振動光譜紅外:是一種吸收光譜對低對稱性的分子，易產(chǎn)生偶極矩的變化，紅外光譜有強譜帶，這對于極性分子或取代基團分析有利。拉曼光譜:是一種散射光譜對于高對稱性的分子，易產(chǎn)生誘導偶極距的變化，拉曼光譜有強譜帶，這對于非極性分子或取代基團的分析有利。在研究高聚物結構的對稱性方面，紅外和拉曼光譜兩者相互補充。516.1紅外光譜6紅外光譜的波長范圍是0.8-1000μm，又可分成三個部分：0.8－2.5μm，稱為近紅外區(qū);2.5－50μm，稱為中紅外區(qū)；50－1000μm或稱為遠紅外區(qū)。7中紅外區(qū)：光譜是來自物質(zhì)吸收能量以后，引起分子振動能級之間的躍遷，因此稱為分子的振動光譜。是紅外光譜應用中最重要的部分紅外光譜常采用波數(shù)（v）作單位：8高聚物分子中的各種化學鍵或基團，如C-C,C=C,C-O,C=O,O-H,N-H、苯環(huán)等它們會吸收不同頻率的紅外輻射而產(chǎn)生特征的紅外吸收光譜：因此利用紅外光譜可以鑒定這些化學鍵或基團的存在。9紅外光譜作為“分子指紋”被廣泛地用于分子結構的基礎研究和化學組成的研究上。依據(jù)分子紅外光譜的吸收譜帶頻率的位置、強度、形狀以及吸收譜帶和溫度、聚集態(tài)、溶劑等的關系便可確定分子的空間構型，求出化學鍵的力常數(shù)、鍵長和鍵角等。1016．1．1紅外光譜的基本原理1．電磁輻射與物質(zhì)分子的相互作用E＝hv

ΔE＝hν0由于被物質(zhì)吸收而產(chǎn)生的光強度按其頻率的分布稱為吸收光譜。112、雙原子分子的振動模型re12F=-KΔr由于F＝ma如果雙原子運動是諧振運動，那么就可以把它考慮為勻速運動的物體在其直徑上的投影運動，則位移和時間的關系為：振動頻率1314以HCl為例：K=5.1×1051516171819在以下各處出現(xiàn)酰胺基的特征譜帶，3300cm-1[υ(NH)]1635cm-1[υ(C=O)],1540cm-1[υ(NH)+υ(N-C)]以及690cm-1和580cm-1，但在1400-800cm-1又有細小的區(qū)別。2016.1.2實驗設備及實驗技術1．紅外光譜儀目前紅外光譜儀可分為兩大類:利用分光原理制成的色散型紅外光譜儀根據(jù)分光元件的不同，色散型紅外光譜儀又分為棱鏡型和光柵型兩種。利用干涉調(diào)頻原理制成的傅里葉變換紅外光譜儀。21色散型紅外光譜儀是利用分光原理制成的其主要部分是帶有色散元件的單色器，因而叫作分光光度計。紅外分光光度計主要由三大部分組成：光源、單色器和記錄系統(tǒng)。2223紅外分光光度計的缺點：由于色散元件將復色光分成單色光，經(jīng)出射狹縫進入檢測器，所以：使到達檢測器的光強大大減弱時間響應也較長儀器的分辨率和靈敏度隨著波長不斷改變。這些弱點的存在限制了色散型紅外光譜儀的發(fā)展。24傅里葉變換紅外光譜儀：關鍵部分是干涉儀系統(tǒng)。由干涉儀完成干涉調(diào)頻，在連續(xù)改變光程差的同時，記錄下中央干涉條紋的光強度變化，即得到干涉圖。利用電子計算機將這一干涉圖進行傅里葉函數(shù)的余弦變換，最后得到入們可辨認的紅外光譜圖。25構成單元如下圖所示：26傅里葉變換紅外光譜儀的優(yōu)點：排除了色散型儀器的單色器和出射狹縫，使得到達檢測器的光能量大為提高提高了儀器的靈敏度在整個測量范圍內(nèi)分辨率是一個常數(shù)，不隨波長變化而改變。采用了高響應的檢測器，大大提高了光譜的時間響應。因此對于微量樣品的測定、分辨近似結構、測量瞬態(tài)過程以及與色譜儀聯(lián)機使用等均提供了極為有利的條件。272．制樣技術紅外光譜要求樣品厚度：定性分析10－30μm；定量分析從幾個微米到毫米以上。在測試過程中，要保證透光度應在15％-70%的范圍內(nèi)。樣品過厚，許多主要的譜帶都吸收到頂，彼此連成一片，看不出準確的波數(shù)位置和精細結構；樣品過薄，許多中等強度和弱的譜帶由于吸收太弱，在譜圖上只有一個模糊的輪廓，失去譜圖的特征。28干涉條紋的影響：干涉條紋與光譜迭加一起：將使譜帶變形特別對定量分析的精確度影響較大在長波區(qū)域影響更為突出。29消除干涉條紋的方法有：①樣品表面粗糙化，可以在粗糙的物體表面做膜，也可以做膜后用砂紙將樣品一側或兩側打毛；②采用楔型薄膜；③在樣品薄膜兩側涂上一層折射率和樣品相近，且對紅外透明的物質(zhì)，最常用的有石蠟油和全氟煤油。30樣品的制備（1）溶液溶液制樣技術在小分子化合物的紅外光譜測量中獲得廣泛應用，特別是在定量分析中，這一制樣技術具有很多優(yōu)點。但在高聚物的研究中卻用得很少。31（2）薄膜的制備①溶液鑄膜法將高聚物用適當?shù)娜軇┤芙猓ㄈ芤旱臐舛纫曀璧谋∧ず穸榷?，通常?0%以內(nèi)），滴在經(jīng)過洗凈干燥的平面玻璃或金屬板上，使其均勻分散，將溶劑盡量緩慢揮發(fā)，以保證制成的薄膜質(zhì)量良好。待溶劑揮發(fā)完畢，將膜取下。為了除去可能殘存的溶劑，可將薄膜置于真空干燥箱內(nèi)適當加熱。32②熔鑄或熱壓制膜法將少量高聚物夾在兩片KBr小片之間，放入壓模內(nèi)。在壓模的外面用一空心圓柱形小電爐加熱，待高聚物軟化或熔融后，用油壓機加壓，在適當壓力下，可壓制成所需的薄膜。33（3)壓片技術壓片技術中常用的分散介質(zhì)KBr,取高聚物樣品約1－2mg,研細后和KBr粉末100一200mg進行混研，待樣品與KBr混合均勻，裝入模具內(nèi)放在油壓機上加壓成形，使之成為透明的晶片。在通常的紅外光譜測量中，KBr晶片的直徑約為10－12mm，晶片厚度為0.3－0.5mm。壓片時的壓力約為700MPa。34(4）糊劑制樣法在KBr壓片的紅外光譜中，常在3450和1635cm-1處出現(xiàn)強而寬的水吸收，很難完全除去。有時為了避免這種干擾，采用一些液態(tài)懸溶劑，如液體石蠟、六氯丁二烯、全氟化碳等，將研細的高聚物粉末放在懸溶劑內(nèi)研磨，使成糊狀，然后測量這一糊劑的光譜。35（5）纖維纖維樣品的制備可分為兩類：①破壞纖維外形的制樣方法有：KBr壓片，溶液鑄膜，糊劑懸浮，熱壓鑄膜，冷壓膜．熱解和水解。②保留纖維外形的制樣方法有：單根纖維的微量紅外光譜技術，單根纖維可用反射式紅外顯微鏡直接進行觀察。多根纖維的纖維柵法36纖維柵法：測量多根纖維時，重要的是要把樣品纖維排列整齊，平行而且不出現(xiàn)漏光的縫隙。通常是使用U型金屬夾，把纖維平行地夾于其上。也可把纖維按同樣要求夾于兩塊鹽片之間進行測量。37(6）切片如果所研究的高聚物樣品太厚，不便進行紅外光譜測量，但又不能采用溶解、熔融或加壓等手段改變樣品的物理狀態(tài)時，就須考慮顯微切片技術來解決。3816.1.3紅外光譜圖的解析紅外譜圖中：譜帶的位置譜帶的形狀譜帶的相對強度是解析譜圖的三個要素橫坐標：波數(shù)縱坐標：相對強度利用基團與頻率關系進行基團的確定，從而確定材料的結構。3916.1.4紅外光譜在高聚物研究中的應用定性分析：1．高聚物材料的分析和鑒定；2.共聚物的組成分析和序列分布的研究；3．聚合過程、反應機理的研究；4．老化、降解機理的研究等。40定量分析：利用朗伯－比爾定律進行：I0：入射單色光的強度I：透射光的強度c：溶液的濃度b：液層的厚度a：吸光常數(shù)41鍵的類型波數(shù)峰的強度備注-CH32960,2870高強（雙峰）-CH22930,2850高強（雙峰）C-H的伸縮振動C-H2890低強RCORRCOOHRCONH21725-17051725-17001660-1640強C=O的伸縮振動醇酚υ-OH游離υ-OH3700-32003700-3500強締合υ-OHυC=C3450-3200

1680-1620強寬酸υ-OH游離υ-OH締合υ-OH酰胺υ-NH35353000-25003500-3300-CONH2-CONHR有兩個峰一個峰-CONR2無吸收峰42434445圖1分別為ＨＰＭＣ,ＺｎＯ和ＺｎＯ/ＨＰＭＣｇＰＭＭＡ的紅外光譜圖,由圖1(ａ)可知,10803和34674ｃｍ-1的峰對應—ＯＨ的吸收峰,圖1(ｂ)中的437ｃｍ-1的峰對應ＺｎＯ的特征吸收峰,圖1(ｃ)中的17369ｃｍ-1的峰對應ＣＯ的伸縮振動的特征吸收峰,10696ｃｍ-1的峰對應—ＯＨ的吸收峰,由此可見在納米ＺｎＯ的表面吸附了ＨＰＭＣ,并在吸附上的ＨＰＭＣ上接枝上了ＰＭＭＡ。羥丙基甲基纖維素(ＨＰＭＣ)(合肥化工廠提供),氧化鋅(ＺｎＯ30ｎｍ)(華東冶金學院提供),甲基丙烯酸甲酯(聚合級,安慶化工廠,使用前經(jīng)減壓蒸餾),過硫酸鉀(化學純上海試劑一廠),亞硫酸氫鈉(化學純,上?；瘜W試劑廠)。46第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結構和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結構分為兩大類：往復式與旋轉式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過?；?葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉并保證60000小時以上安全運轉的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結構簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進排氣閥及流道阻力的影響吸氣預熱的影響二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理指示功率pi