1、2020/7/29,材料研究方法,1,常見聚合物的紅外光譜 定性分析 1. 六個區(qū)： 區(qū) 1800 1700 cm-1：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亞胺等； 區(qū) 1700 1500 cm-1：聚酰胺、三聚氰胺-甲醛樹脂； 區(qū) 1500 1300 cm-1：飽和聚烴、極性基團取代的聚烴； 區(qū) 1300 1200 cm-1：芳香族聚密、含氯聚合物； 區(qū) 1200 1000 cm-1：聚醚、醇類、含氯、含氮聚合物； 區(qū) 1000 600 cm-1：取代苯、不飽和雙鍵和含氯聚合物 以及含有硅和鹵素的聚合物。,2020/7/29,材料研究方法,2,1. 直接查對譜圖(1) Hummel & Scholl, In

2、frared 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, 單體和聚合物的紅外光譜圖,2020/7/29,材料研究方法,3,1.否定法 如果某個基團的特征頻率吸收區(qū)，找不到吸收峰，我們就判斷樣品中部不存在該基團。,2020/

3、7/29,材料研究方法,4,對應與否定法認別光譜的特征基團頻率,2020/7/29,材料研究方法,5,圖2 未知聚合物的IR譜圖 （否定法）,2020/7/29,材料研究方法,6,在1300cm-1波數(shù)以上，從高波數(shù)檢查起，可知不存在羥基、胺基、不飽和烴、氰基、異腈酸酯基和羰基， 在1000cm-1以下，僅有一對雙峰（731cm-1和720cm-1），由于不存在芳香族和烯類，因此只可能是n4的長鏈-(CH2)-n的吸收，由于在1000-1300cm-1也沒有吸收，因此醚鍵也可以排除，最后，可能確定該未知聚合物可能是聚乙烯。,2020/7/29,材料研究方法,7,圖3 未知聚合物的IR譜圖 （肯

4、定法）,2020/7/29,材料研究方法,8,4肯定法 在3100 - 3000 cm-1區(qū)域的譜帶是由芳環(huán)或烯類的CH 伸縮振動產生的。 在3000 - 2800 cm-1區(qū)域的譜帶是飽和烴化合物的吸收。 2000 - 1668 cm-1區(qū)域的一系列弱譜帶是對應芳環(huán) Ar-H 的倍頻和組頻的吸收。這些譜帶的位置和數(shù)目表明化合物中有單取代芳環(huán)的存在。 760 cm-1是芳環(huán)上的5個相鄰的質子 Ar-H，進一步證實有單取代芳環(huán)的存在。 芳環(huán)的結構還可由1600，1580，1500和1450cm-1譜帶證實。,2020/7/29,材料研究方法,9, 在1500 - 1400 cm-1區(qū)域的譜帶與C

5、H2或CH變形有關。 965 cm-1的譜帶歸屬與反式不飽和基團的面外彎曲振動。 990 - 910 cm-1的譜帶是和末端乙烯基有關，進一步證實不飽和性。 1640 cm-1的譜帶是歸屬與C=C伸縮振動，其強度較弱，說明不飽和雙鍵的含量不太高。 由上可知，化合物中包含單取代苯環(huán)，同時有反式雙鍵和末端雙鍵。樣品是聚合物，因此只要用少數(shù)標準譜圖進行核對，證明未知物為苯乙烯-丁二烯共聚物。,2020/7/29,材料研究方法,10,圖4 未知聚合物的IR譜圖 （肯定法與否定法相結合）,2020/7/29,材料研究方法,11,5肯定法與否定法相結合 在審視一張未知高聚物的樣品譜圖時，往往同時采用肯定法

6、和否定法，即根據(jù)譜帶，一方面肯定某些官能團的存在，一方面又排除某些結構存在的可能。根據(jù)基團頻率的肯定法分析，看出存在著甲基、亞甲基及可能存在的次甲基，以及酯基官能團。否定法發(fā)現(xiàn)，樣品中不存在胺、芳香烴、氰基、醇、酰胺、環(huán)及亞胺等結構。查對烷烴酯類聚合物譜圖，證明該材料為聚丙烯酸丁酯。,2020/7/29,材料研究方法,12,1Polyethylene 低壓聚乙烯為線型結構，一般含有烯類端基，在990和909 cm-1出有兩條弱譜帶，分別歸屬與RCH=CH2中CH反式面外彎曲振動及CH2面外彎曲振動。 線型聚乙烯結晶度較高，在圖中還可看到其分裂較為明顯的雙峰。 高壓聚乙烯有較多的支鏈，主要是乙基

7、和丁基側鏈，在1379 cm-1處有甲基的對稱變形，振動譜帶，同時在890和1080 cm-1處也有弱譜帶。,2020/7/29,材料研究方法,13,2020/7/29,材料研究方法,14,2. Polypropylene 3000 - 2800 cm-1區(qū)域 多重疊合的CH2，CH，CH3中的CH 伸 縮振動； 1462 cm-1附近的CH2和CH3的彎曲振動； 1380 cm-1附近的CH3彎曲振動。 1230、1199、1131 cm-1 間規(guī)PP非晶帶。,2020/7/29,材料研究方法,15,2020/7/29,材料研究方法,16,3Polystylene 3103 - 3000 c

8、m-1區(qū)域的譜帶是由芳環(huán)的CH 伸縮 振動產生的特征帶。 3000-2800 cm-1區(qū)域的譜帶是由CH2或CH上的 C-H伸縮振動。 2000-1680 cm-1區(qū)域是PS特有的一系列較弱譜帶，它們是對應芳環(huán)Ar-H的倍頻和組頻的吸收。這些譜帶的位置和數(shù)目表明化合物中有單取代芳環(huán)的存在。 1601cm-1是苯環(huán)的骨架伸縮振動，由于一個氫被取代，原有的苯的對稱性被破壞，振動時分子偶極距變化增大，所以譜帶很強。 757及699cm-1處的譜帶，歸屬與苯環(huán)的5個相鄰碳上質子的面外伸縮振動，是典型的單取代苯的特征譜帶。,2020/7/29,材料研究方法,17,2020/7/29,材料研究方法,18,

9、5肯定法與否定法相結合 在審視一張4Poly（vinyl acetate）1740cm-1的最強譜帶，是羰基伸縮振動的吸收；1240和1020cm-1的兩條譜帶是PVAc最特征的吸收譜帶，歸屬與-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸縮振動；1370cm-1的譜帶歸屬于甲基的變形振動。由于相連羰基的加強，使得它比亞甲基的變形振動譜帶強得多。,2020/7/29,材料研究方法,19,2020/7/29,材料研究方法,20,5. PVC (1) 1250和1340 cm-1的較強譜帶，歸屬于CH彎曲振動，由于它與氯原子連接在同一碳原子上，使其吸收強度大大增強； (2) 1430 cm-1的強

10、譜帶歸屬于CH2的變形振動，和正常CH2的變形振動頻率（1475 cm-1）比較，譜帶向低頻方向位移了約45 cm-1，同時強度顯著增加，這也是受氯原子的影響所造成的； 800-600 cm-1有一些較寬、較強的譜帶，彼此重疊在一起，它們是CCl伸縮振動的吸收； 1100cm-1處的譜帶是CC伸縮振動的吸收； 960cm-1處的譜帶是CH2面內搖擺振動吸收。,2020/7/29,材料研究方法,21,2020/7/29,材料研究方法,22,圖10 PMMA、PAN、PVA,2020/7/29,材料研究方法,23,6 MMA、PAN、PVA 在審視一張4Poly（vinyl acetate） 17

11、40cm-1的最強譜帶，是羰基伸縮振動的吸收； 1240和1020cm-1的兩條譜帶是PVAc最特征的吸收譜帶，歸屬與-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸縮振動； 1370cm-1的譜帶歸屬于甲基的變形振動。由于相連羰基的加強，使得它比亞甲基的變形振動譜帶強得多。,2020/7/29,材料研究方法,24,7PET 1730 cm-1的最強譜帶，是羰基伸縮振動的吸收； 1265和1110cm-1的兩條譜帶歸屬于-COOC-上C-O的伸縮振動。上述譜帶證明該聚合物為聚酯； 3000 2800 cm-1及1450 1350 cm-1區(qū)域的譜帶是由 CH2振動引起的； 3100 3000 c

12、m-1區(qū)域的譜帶是由芳環(huán)上的C-H伸縮振動引起的； 730 cm-1處的譜帶是面外彎曲振動吸收； 873 cm-1處的譜帶歸屬于芳環(huán)上兩個相鄰的CH變形振動； 1620 1450 cm-1間的譜帶較弱，可能與分子對稱性有關； 3540 cm-1處的譜帶是未反應羥基OH伸縮振動引起的。,2020/7/29,材料研究方法,25,2020/7/29,材料研究方法,26,8. UP 1735 cm-1的最強譜帶，歸屬于酯的羰基伸縮振動； 1275 cm-1的CO伸縮振動證實酯基存在； 3100 3000 cm-1的譜帶為不飽和=C-H伸縮振動； 1460 cm-1譜帶為直鏈C=C伸縮振動； 1600，

13、1500和1490 cm-1譜帶為芳環(huán)的C=C伸縮振動吸收引起； 740 cm-1為鄰二取代的四個相鄰氫面外彎曲振動譜帶； 710 cm-1的為芳環(huán)骨架彎曲振動譜帶； 750 790 cm-1之間的譜帶，加上上述兩個譜帶，構成典型的鄰苯二酯的光譜特征；,2020/7/29,材料研究方法,27,2020/7/29,材料研究方法,28,9. PA 1640 cm-1的最強譜帶，是酰胺基的羰基伸縮振動的吸收，即酰胺帶； 1560 cm-1次強譜帶，是NH彎曲振動和CN伸縮振動的組合吸收，即酰胺帶； 3090 cm-1譜帶是酰胺帶的倍頻； 1260 cm-1區(qū)域的譜帶也是由CNH振動產生的，酰胺帶； 690 cm-1譜帶歸屬于N-H面外搖擺振動。,2020/7/29,材料研究方法,29,2020/7/29,材料研究方法,30,10Epox830 cm-1譜帶是對位取代苯環(huán)上兩個相鄰氫原子的面外彎曲振動吸收。915 cm-1譜帶是鏈端環(huán)氧基的吸收。,2020/