中紅外光譜在高分子聚合物材料中的應(yīng)用方向

紅外光譜區(qū)常分成近紅外、中紅外、遠紅外三個區(qū)，我們常說的紅外光譜為中紅外光譜，波數(shù)范圍是4000~400cm^-1，如果分子中含有一些極性較強的基團，則對應(yīng)這些基團的一些譜帶在這個化合物的IR光譜中往往有很強的吸收峰來顯示這個基團的結(jié)構(gòu)特征。

對于各種聚合物分子來說，含有的主要極性基團是酯、酸、酰胺、酰亞胺、苯醚、脂肪醚和醇等。此外，含有硅、硫磷、氯和氟等雜原子的化合物也常具有較強的極性。因此我們能夠從紅外光譜圖中，掌握分子的結(jié)構(gòu)及官能團情況。

傅立葉變換紅外光譜儀

紅外光譜能提供什么信息？

紅外光譜可以提供三種信息，即三個特征量。一是譜帶位置，即波長或波數(shù)。譜帶位置是在紅外光譜圖上化學(xué)鍵(基團)的特征吸收頻率，是定性各種化學(xué)鍵(基團)和結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)。譜帶位置不同，反映了物質(zhì)中含有不同的化學(xué)鍵(基團)。

二是譜帶強度，即透射百分率或吸收百分率。譜帶強度與分子振動的對稱性有關(guān)。對稱性越強，振動中分子偶極矩變化越小，譜帶強度也就越弱。

三是譜帶形狀，反映了分子結(jié)構(gòu)特性，可幫助辨別各種官能團。

常見官能團的特征吸收頻率

紅外光譜*基本的用途就是對高分子化合物進行結(jié)構(gòu)分析，這對高分子化合物的合成研究有很大的幫助。例如聚丙烯酸脂共聚反應(yīng)通過紅外光譜就可以觀察到反應(yīng)的結(jié)果。

PET聚酯及其擴鏈產(chǎn)物的紅外分析譜圖

高分子材料材質(zhì)剖析也是紅外光譜*基本的用途之一。在高分子合成研究中要經(jīng)常對某種高分子材料進行剖析，以便借鑒。紅外光譜可以很方便地檢測出高分子材料的種類，甚至添加劑的種類，這對工藝研究有很大的幫助。

如何分析紅外光譜譜圖？

分析一張譜圖時，一般要從譜圖中主要的強吸收譜帶開始，這些強吸收譜帶對應(yīng)化合物的主要官能團，也就能特征地反映出化合物的結(jié)構(gòu)，然后再分析其它較弱的吸收譜帶。

如圖中特征譜帶是在2950cm^-1，1460cm^-1和720/730cm^-1處，有三個很強的吸收峰，它們分別屬于C一H的伸縮，彎曲和搖擺振動。其中720cm^-1處光譜反映的是無定型的聚乙烯吸收峰，730cm^-1處光譜是結(jié)晶聚乙烯吸收峰。

聚合物中有很大一部分是含有酯基和苯環(huán)的，因此在得到一張未知聚合物的IR光譜圖之后，首先觀察在1740~1720cm^-1區(qū)域內(nèi)是否有特征吸收譜帶(屬于酯基中C=O的伸縮振動頻率)，以及是否有1600cm^-1、1580cm^-1、1500cm^-1、1450cm^-1(屬于苯環(huán)的C=C骨架振動頻率)這四條譜帶，這樣就將聚合物的可能范圍大大地縮小了。再選用一些表征其他基團或結(jié)構(gòu)的吸收頻率(吸收譜帶)，*終實現(xiàn)鑒定聚合物的目的。

通過紅外譜圖分析推測樣品

紅外光譜與標(biāo)準(zhǔn)圖譜

不同的化合物均有各自獨特的紅外光譜，當(dāng)測得紅外光譜后，無論是已知物的驗證或是未知物的鑒定，都需要和標(biāo)準(zhǔn)譜圖驗證。傅里葉變換紅外光譜儀可將測得的光譜圖用計算機進行檢索。

“薩特勒”(Sadlter)標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜集是目前光譜中收集數(shù)量多，使用*普遍的光譜集。Sadlter標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜是由美國費城薩特勒研究室編制，自1947年到目前，國內(nèi)已收集了95卷，77000多張標(biāo)準(zhǔn)譜圖。查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖時可根據(jù)樣品的分子式及可能的結(jié)構(gòu)式結(jié)合物理常數(shù)查閱，若樣品的譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖完全符合，即可確定此樣品，若是新化合物，查不到它的標(biāo)準(zhǔn)譜圖可結(jié)合其它分析方法如元素分析，核磁共振，質(zhì)譜等來確定其結(jié)構(gòu)。