塑料的儀器分析法

1、.一、概述一、概述 （一）原理（一）原理 色譜分析法是一類(lèi)利用物質(zhì)不同的色譜分析法是一類(lèi)利用物質(zhì)不同的物理和物理化學(xué)性質(zhì)來(lái)進(jìn)行分離并物理和物理化學(xué)性質(zhì)來(lái)進(jìn)行分離并進(jìn)行檢測(cè)的方法。進(jìn)行檢測(cè)的方法。它的分離原理是利用物質(zhì)在溶解、吸附、它的分離原理是利用物質(zhì)在溶解、吸附、分配、離子交換、親和力、分子尺寸等方分配、離子交換、親和力、分子尺寸等方面的微小差別，將需分離的物質(zhì)在相互不面的微小差別，將需分離的物質(zhì)在相互不溶的兩相，即固定相和流動(dòng)相之間作相對(duì)溶的兩相，即固定相和流動(dòng)相之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使各組分在兩相間進(jìn)行連續(xù)多次的運(yùn)動(dòng)，使各組分在兩相間進(jìn)行連續(xù)多次的質(zhì)量交換后，最終使得有微小差異的不同質(zhì)量交換后

2、，最終使得有微小差異的不同組分獲得分離。組分獲得分離。 圖圖3-1 色譜柱分離色譜柱分離A A、B B兩組分混合物示意圖兩組分混合物示意圖. （二）分類(lèi)（二）分類(lèi) 圖圖3-2 3-2 色譜分析法的分類(lèi)色譜分析法的分類(lèi).二、氣相色譜二、氣相色譜 氣相色譜氣相色譜(GC)是以氣體作為流動(dòng)相的一種色譜法，是分是以氣體作為流動(dòng)相的一種色譜法，是分析測(cè)量低沸點(diǎn)有機(jī)化合物及永久性氣體的有力武器。析測(cè)量低沸點(diǎn)有機(jī)化合物及永久性氣體的有力武器。 （一）原理（一）原理 氣相色譜法是一種物理氣相色譜法是一種物理(或物理化學(xué)的或物理化學(xué)的)分離分析方法，其分離分析方法，其基本原理是將所分析的試樣加熱轉(zhuǎn)為氣體基本原理

3、是將所分析的試樣加熱轉(zhuǎn)為氣體(氣化氣化)。 氣體通過(guò)載氣帶進(jìn)色譜柱，隨著載氣的不斷流動(dòng)，各被氣體通過(guò)載氣帶進(jìn)色譜柱，隨著載氣的不斷流動(dòng)，各被測(cè)組分在固定相中進(jìn)行反復(fù)的物理吸附與脫附。測(cè)組分在固定相中進(jìn)行反復(fù)的物理吸附與脫附。 當(dāng)載氣中含有和原來(lái)純載氣不同的組分時(shí)，檢測(cè)器就給當(dāng)載氣中含有和原來(lái)純載氣不同的組分時(shí)，檢測(cè)器就給了信號(hào)，于是在記錄儀上記錄了了信號(hào)，于是在記錄儀上記錄了“色譜圖色譜圖”。 . （二）儀器（二）儀器 根據(jù)氣相色譜的流程，氣相色譜儀可分成載氣系統(tǒng)、進(jìn)樣根據(jù)氣相色譜的流程，氣相色譜儀可分成載氣系統(tǒng)、進(jìn)樣器、色譜柱系統(tǒng)、檢測(cè)器、記錄系統(tǒng)五部分。器、色譜柱系統(tǒng)、檢測(cè)器、記錄系統(tǒng)五部

4、分。 圖圖3-3 3-3 氣相色譜儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖氣相色譜儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖. （三）色譜圖（三）色譜圖圖圖3-43-4氣相色譜圖氣相色譜圖. （四）氣相色譜法的應(yīng)用（四）氣相色譜法的應(yīng)用 在塑料分析測(cè)試中的應(yīng)用可分為兩類(lèi)在塑料分析測(cè)試中的應(yīng)用可分為兩類(lèi): : 第一類(lèi)，樣品可直接進(jìn)行氣相色譜分析的，如第一類(lèi)，樣品可直接進(jìn)行氣相色譜分析的，如單體、單體、溶劑和各種添加劑純度的測(cè)定溶劑和各種添加劑純度的測(cè)定以及通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程以及通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中單體組成變化來(lái)研究某些中單體組成變化來(lái)研究某些聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程；過(guò)程；（單體分析；添加劑分析；（單體分析；添加劑分析； 共聚物組成分析；共聚物

5、組成分析； 聚合物結(jié)構(gòu)表聚合物結(jié)構(gòu)表征；征； 聚合物中的雜質(zhì)分析；聚合物中的雜質(zhì)分析； 熱穩(wěn)定性研究）熱穩(wěn)定性研究） 第二類(lèi)，樣品不能直接進(jìn)行氣相色譜分析而需要與其第二類(lèi)，樣品不能直接進(jìn)行氣相色譜分析而需要與其他技術(shù)相結(jié)合，例如他技術(shù)相結(jié)合，例如裂解氣相色譜分析技術(shù)裂解氣相色譜分析技術(shù)等。等。.三、凝膠滲透色譜三、凝膠滲透色譜 1.原理原理 凝膠滲透色譜法（凝膠滲透色譜法（GPC）又稱排阻色譜法或凝膠過(guò)濾色譜）又稱排阻色譜法或凝膠過(guò)濾色譜法。它采用具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、多孔性的固定相，利用試樣的法。它采用具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、多孔性的固定相，利用試樣的組分分子對(duì)固定相的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滲透性的差異來(lái)分離組分分子

6、對(duì)固定相的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滲透性的差異來(lái)分離各組分。各組分。 圖圖3-5 GPC工作原理示意圖工作原理示意圖 . 2.儀器儀器 凝膠色譜的凝膠色譜的常用固定相常用固定相有多孔型的有多孔型的半剛性凝膠半剛性凝膠和剛性凝膠和剛性凝膠兩大類(lèi)。兩大類(lèi)。 . 3.應(yīng)用應(yīng)用 根據(jù)凝膠色譜的特點(diǎn)，其應(yīng)用主要在生物化學(xué)和高分子化根據(jù)凝膠色譜的特點(diǎn)，其應(yīng)用主要在生物化學(xué)和高分子化學(xué)領(lǐng)域。學(xué)領(lǐng)域。 適用于分子量大于適用于分子量大于1000 g/mole 的非離子型的高分子化合的非離子型的高分子化合物的分離。物的分離。 典型聚合物的凝膠滲透色譜典型聚合物的凝膠滲透色譜(GPC)(GPC)色譜圖色譜圖 以以UVUV做檢

7、測(cè)器的色譜圖做檢測(cè)器的色譜圖.第二節(jié)第二節(jié) 光譜分析光譜分析.一、紫外光譜一、紫外光譜 （一）概述（一）概述 紫外光譜屬于分子光譜中的紫外光譜屬于分子光譜中的電子吸收光譜電子吸收光譜。 紫外光譜是當(dāng)光照射樣品分子或原子時(shí)，外層的電子吸收紫外光譜是當(dāng)光照射樣品分子或原子時(shí)，外層的電子吸收一定波長(zhǎng)的紫外光，由一定波長(zhǎng)的紫外光，由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生的光譜。而產(chǎn)生的光譜。 不同結(jié)構(gòu)的分子，其電子躍遷方式不同，吸收的紫外光波不同結(jié)構(gòu)的分子，其電子躍遷方式不同，吸收的紫外光波長(zhǎng)也不同，吸收率也不同。長(zhǎng)也不同，吸收率也不同。 根據(jù)樣品的吸收波長(zhǎng)范圍，吸光強(qiáng)度來(lái)鑒別不同的物質(zhì)結(jié)根據(jù)樣品的吸

8、收波長(zhǎng)范圍，吸光強(qiáng)度來(lái)鑒別不同的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異。構(gòu)的差異。. （二）常用術(shù)語(yǔ)（二）常用術(shù)語(yǔ) 特征吸收曲線：特征吸收曲線：吸收光譜曲線上有起伏的峰谷時(shí)稱為特征吸收吸收光譜曲線上有起伏的峰谷時(shí)稱為特征吸收曲線。曲線。 最大吸收峰：最大吸收峰：吸收曲線上最大吸收峰所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。吸收曲線上最大吸收峰所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。 紅移：紅移：吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。 紫移紫移( (或藍(lán)移）：或藍(lán)移）：吸收峰向短波方向移動(dòng)。吸收峰向短波方向移動(dòng)。 末端吸收：末端吸收：在紫外吸收曲線短波末端吸收增強(qiáng)，但未成峰形。在紫外吸收曲線短波末端吸收增強(qiáng)，但未成峰形。 生色基團(tuán)：生色基團(tuán)：分子中產(chǎn)生吸收峰的主要原

9、子或原子團(tuán)。分子中產(chǎn)生吸收峰的主要原子或原子團(tuán)。 助色基團(tuán)：助色基團(tuán)：使生色基團(tuán)所產(chǎn)生的吸收峰向紅移的原子或原子團(tuán)。使生色基團(tuán)所產(chǎn)生的吸收峰向紅移的原子或原子團(tuán)。 等吸收點(diǎn)：等吸收點(diǎn)：兩個(gè)或兩個(gè)以上化合物的吸收強(qiáng)度相等的波長(zhǎng)。兩個(gè)或兩個(gè)以上化合物的吸收強(qiáng)度相等的波長(zhǎng)。 . R吸收帶：吸收帶：含含C=O，N=O， NO2和和N=N基有機(jī)物可產(chǎn)生這類(lèi)譜帶。它是基有機(jī)物可產(chǎn)生這類(lèi)譜帶。它是n*躍遷形成的吸收帶躍遷形成的吸收帶。 K吸收帶：吸收帶：共扼烯烴取代芳香化合物可產(chǎn)生這類(lèi)譜帶。它是共扼烯烴取代芳香化合物可產(chǎn)生這類(lèi)譜帶。它是*躍遷形成的吸收躍遷形成的吸收帶，帶，max10000，吸收譜帶較強(qiáng)。，

10、吸收譜帶較強(qiáng)。 B吸收帶：吸收帶：B吸收帶是芳香化合物及雜芳香化合物的特征譜帶。在這個(gè)吸收帶有些吸收帶是芳香化合物及雜芳香化合物的特征譜帶。在這個(gè)吸收帶有些化合物容易反映出精細(xì)結(jié)構(gòu)。溶劑的極性、酸堿性等對(duì)精細(xì)結(jié)構(gòu)的影響化合物容易反映出精細(xì)結(jié)構(gòu)。溶劑的極性、酸堿性等對(duì)精細(xì)結(jié)構(gòu)的影響較大。較大。 E吸收帶：吸收帶：它也是芳香族化合物的特征譜帶之一，吸收強(qiáng)度大，它也是芳香族化合物的特征譜帶之一，吸收強(qiáng)度大，為為200014000，吸收波長(zhǎng)偏向紫外的低波長(zhǎng)部分，有的在真空紫外區(qū)。吸收波長(zhǎng)偏向紫外的低波長(zhǎng)部分，有的在真空紫外區(qū)。 . （三）應(yīng)用舉例（三）應(yīng)用舉例 用紫外光譜，可以監(jiān)測(cè)聚合用紫外光譜，可以

11、監(jiān)測(cè)聚合反應(yīng)前后的變化，研究聚合反應(yīng)前后的變化，研究聚合反應(yīng)的機(jī)理；反應(yīng)的機(jī)理； 定量測(cè)定有特殊官能團(tuán)（如定量測(cè)定有特殊官能團(tuán)（如具有生色基或具有與助色基具有生色基或具有與助色基結(jié)合的基團(tuán)結(jié)合的基團(tuán)) )的聚合物的分的聚合物的分子量與分子量分布；子量與分子量分布； 探討聚合物鏈中共扼雙鍵序探討聚合物鏈中共扼雙鍵序列分布。列分布。圖圖3-93-9甲苯和苯的紫外光譜圖（甲苯和苯的紫外光譜圖（苯；苯；甲苯）甲苯） .圖圖3-10 3-10 胺引發(fā)甲基丙烯酸甲酯的紫胺引發(fā)甲基丙烯酸甲酯的紫外光譜圖外光譜圖 由圖由圖3-10可見(jiàn)，曲線可見(jiàn)，曲線4與曲與曲線線3相似，在相似，在254nm和和300nm都有

12、吸收峰，而與曲都有吸收峰，而與曲線線1和曲線和曲線2不同，說(shuō)明苯不同，說(shuō)明苯胺引發(fā)光聚合的產(chǎn)物為二胺引發(fā)光聚合的產(chǎn)物為二級(jí)胺，而不是一級(jí)胺。級(jí)胺，而不是一級(jí)胺。在反應(yīng)過(guò)程中，苯胺先與在反應(yīng)過(guò)程中，苯胺先與 MMA形成激基復(fù)合物，經(jīng)形成激基復(fù)合物，經(jīng)電荷轉(zhuǎn)移形成的苯胺氮自電荷轉(zhuǎn)移形成的苯胺氮自由基引發(fā)由基引發(fā)MMA聚合，在聚聚合，在聚合物的端基形成二級(jí)胺。合物的端基形成二級(jí)胺。 .二、紅外光譜二、紅外光譜 紅外光譜法又稱為紅外分光光度法，它是建立在分子吸收紅外光譜法又稱為紅外分光光度法，它是建立在分子吸收紅外輻射基礎(chǔ)上的分析方法。紅外輻射基礎(chǔ)上的分析方法。 紅外光譜是分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷的結(jié)果

13、。紅外光譜是分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷的結(jié)果。 表表3-13-1紅外輻射區(qū)的分類(lèi)紅外輻射區(qū)的分類(lèi) 名稱名稱波長(zhǎng)波長(zhǎng)/ /m m波數(shù)波數(shù)/cm/cm-1-1能級(jí)躍遷類(lèi)型能級(jí)躍遷類(lèi)型近紅外近紅外照相區(qū)照相區(qū)0.780.781.31.3128201282077007700分子中分子中O-H,N-HO-H,N-H及及C-NC-N的倍頻吸收的倍頻吸收泛頻區(qū)泛頻區(qū)1.31.32.02.07700770050005000中紅外中紅外基本振動(dòng)區(qū)基本振動(dòng)區(qū)2 2252550005000400400分子中原子的振分子中原子的振動(dòng)及分子的轉(zhuǎn)動(dòng)及分子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紅外轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)25253003004004003333

14、分子的轉(zhuǎn)動(dòng)，晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)，晶格振動(dòng)格振動(dòng). （一）紅外光譜的基本原理（一）紅外光譜的基本原理 1分子吸收紅外輻射的必要條件分子吸收紅外輻射的必要條件 （1）分子能吸收的紅外輻射，應(yīng)具有剛好能滿足分子）分子能吸收的紅外輻射，應(yīng)具有剛好能滿足分子躍遷時(shí)所需的能量，即躍遷時(shí)所需的能量，即E = hv，其中，其中E為兩個(gè)振動(dòng)為兩個(gè)振動(dòng)能級(jí)間的能量差，能級(jí)間的能量差，v為被吸收的紅外輻射頻率，為被吸收的紅外輻射頻率，h為普為普朗克常數(shù)。朗克常數(shù)。 （2）輻射應(yīng)與物質(zhì)分子之間發(fā)生相互作用，也稱偶合）輻射應(yīng)與物質(zhì)分子之間發(fā)生相互作用，也稱偶合作用。吸收的結(jié)果是輻射的能量通過(guò)偶合而被轉(zhuǎn)移到作用。吸收的結(jié)果是輻

15、射的能量通過(guò)偶合而被轉(zhuǎn)移到分子上。分子上。. 2分子的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜及振動(dòng)光譜分子的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜及振動(dòng)光譜 3分子的振動(dòng)模式及其類(lèi)型分子的振動(dòng)模式及其類(lèi)型圖圖3-11 3-11 聚乙烯中聚乙烯中CHCH2 2基團(tuán)的振動(dòng)模式基團(tuán)的振動(dòng)模式 .（二）紅外光譜的基團(tuán)頻率及其影響因素（二）紅外光譜的基團(tuán)頻率及其影響因素 1常見(jiàn)化學(xué)基團(tuán)的紅外特征頻率常見(jiàn)化學(xué)基團(tuán)的紅外特征頻率 在在40006700cm-1（2.51.5m）范圍內(nèi)，分子中的一些）范圍內(nèi)，分子中的一些基團(tuán)是有著特征的基團(tuán)頻率的，這些頻率是根據(jù)大量的研基團(tuán)是有著特征的基團(tuán)頻率的，這些頻率是根據(jù)大量的研究所總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)關(guān)系。究所總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)關(guān)

16、系。 通常可以將中紅外光譜劃分為四個(gè)區(qū)域：通?？梢詫⒅屑t外光譜劃分為四個(gè)區(qū)域： 第一區(qū)域第一區(qū)域/氫伸縮區(qū)氫伸縮區(qū) 第二區(qū)域第二區(qū)域/叁鍵區(qū)叁鍵區(qū) 第三區(qū)域第三區(qū)域/雙鍵區(qū)雙鍵區(qū) 第四區(qū)域第四區(qū)域/指紋區(qū)。指紋區(qū)。. 2影響基團(tuán)頻率和吸收帶形狀的因素影響基團(tuán)頻率和吸收帶形狀的因素 (1)分子物理狀態(tài)的影響分子物理狀態(tài)的影響氣態(tài)在氣態(tài)狀態(tài)下，參與紅外吸收的分子的數(shù)目少，一般吸收譜帶氣態(tài)在氣態(tài)狀態(tài)下，參與紅外吸收的分子的數(shù)目少，一般吸收譜帶強(qiáng)度較小。隨著氣體壓力的增大，分子間開(kāi)始相互作用，精細(xì)結(jié)構(gòu)逐強(qiáng)度較小。隨著氣體壓力的增大，分子間開(kāi)始相互作用，精細(xì)結(jié)構(gòu)逐漸消失，吸收帶增寬。漸消失，吸收帶增寬。

17、液態(tài)分子間的相互作用增大，強(qiáng)度比氣態(tài)的大。當(dāng)形成氫鍵、發(fā)生液態(tài)分子間的相互作用增大，強(qiáng)度比氣態(tài)的大。當(dāng)形成氫鍵、發(fā)生締合時(shí)，譜帶的頻率數(shù)目和強(qiáng)度都會(huì)發(fā)生較大變化。締合時(shí)，譜帶的頻率數(shù)目和強(qiáng)度都會(huì)發(fā)生較大變化。固態(tài)固態(tài)物質(zhì)的紅外光譜，其吸收峰一般要比液態(tài)的更尖銳，峰的固態(tài)固態(tài)物質(zhì)的紅外光譜，其吸收峰一般要比液態(tài)的更尖銳，峰的數(shù)目更多。數(shù)目更多。 (2)外部環(huán)境因素的影響外部環(huán)境因素的影響溶劑效應(yīng)溶劑的極性會(huì)引起溶質(zhì)的締合溶劑效應(yīng)溶劑的極性會(huì)引起溶質(zhì)的締合, ,溶質(zhì)的極性基團(tuán)溶質(zhì)的極性基團(tuán)( (如如C=OC=O，N=ON=O等等) )的伸縮振動(dòng)頻率將隨溶劑極性的增加而降低，且強(qiáng)度往往增的伸縮振動(dòng)頻

18、率將隨溶劑極性的增加而降低，且強(qiáng)度往往增加。加。氫鍵氫鍵氫鍵氫鍵X-H.YX-H.Y中的中的X X、Y Y原子通常是原子通常是O O、N N或或F F。氫鍵越強(qiáng)，振動(dòng)頻。氫鍵越強(qiáng)，振動(dòng)頻率越小，吸收帶越寬，峰強(qiáng)度越大。締合程度越強(qiáng)，越移向低波數(shù)。率越小，吸收帶越寬，峰強(qiáng)度越大。締合程度越強(qiáng)，越移向低波數(shù)。. (3)試樣分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素的影響試樣分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素的影響誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)共扼效應(yīng)共扼效應(yīng) . 中介效應(yīng)中介效應(yīng) 化合物中存在有化合物中存在有孤對(duì)電子的原子，如孤對(duì)電子的原子，如O、S、N等，并與多等，并與多重鍵原子相連時(shí)重鍵原子相連時(shí)，可產(chǎn)生類(lèi)似的共扼作用，稱為中介效應(yīng)。，可產(chǎn)生類(lèi)似的共

19、扼作用，稱為中介效應(yīng)。 立體效應(yīng)立體效應(yīng) 立體效應(yīng)包括環(huán)的張力、立體阻礙。立體效應(yīng)包括環(huán)的張力、立體阻礙。 振動(dòng)偶合振動(dòng)偶合.（三）紅外光譜解析（三）紅外光譜解析 1試樣制備與紅外譜圖繪制試樣制備與紅外譜圖繪制 根據(jù)試樣性質(zhì)，紅外制樣方法見(jiàn)表根據(jù)試樣性質(zhì)，紅外制樣方法見(jiàn)表3-2 在紅外譜測(cè)試時(shí)應(yīng)特別注意以下影響因素在紅外譜測(cè)試時(shí)應(yīng)特別注意以下影響因素: （1）儀器參數(shù)的影響儀器參數(shù)的影響 應(yīng)根據(jù)不同測(cè)試要求及時(shí)調(diào)整光源應(yīng)根據(jù)不同測(cè)試要求及時(shí)調(diào)整光源能量、增益、掃描次數(shù)等直接影響信噪比的儀器參數(shù)。能量、增益、掃描次數(shù)等直接影響信噪比的儀器參數(shù)。 （2）干擾因素的影響干擾因素的影響 注意環(huán)境濕度、

20、樣品污染、殘留溶注意環(huán)境濕度、樣品污染、殘留溶劑等干擾因素，避免產(chǎn)生紅外光譜圖中附加吸收帶。劑等干擾因素，避免產(chǎn)生紅外光譜圖中附加吸收帶。 （3）樣品厚度的影響樣品厚度的影響 對(duì)聚酯類(lèi)極性物質(zhì)要求樣品厚度小對(duì)聚酯類(lèi)極性物質(zhì)要求樣品厚度小一些，對(duì)聚烯烴類(lèi)非極性物質(zhì)要求厚大一些。一些，對(duì)聚烯烴類(lèi)非極性物質(zhì)要求厚大一些。. 2. 紅外譜圖的解析紅外譜圖的解析 （1）譜帶的位置）譜帶的位置 含有含有羰基羰基聚合物在羰基振聚合物在羰基振動(dòng)區(qū)動(dòng)區(qū)(18001650cm-1)有最強(qiáng)的吸有最強(qiáng)的吸收。最常見(jiàn)的是聚酯、聚羧酸和聚酰胺等聚合物。飽和聚收。最常見(jiàn)的是聚酯、聚羧酸和聚酰胺等聚合物。飽和聚烴和極性基團(tuán)取

21、代的聚烴在碳?xì)滏I的面內(nèi)彎曲振動(dòng)區(qū)烴和極性基團(tuán)取代的聚烴在碳?xì)滏I的面內(nèi)彎曲振動(dòng)區(qū)（15001300cm-1）出現(xiàn)強(qiáng)的吸收峰。）出現(xiàn)強(qiáng)的吸收峰。 聚醚、聚砜、聚醇等聚合物最強(qiáng)的是聚醚、聚砜、聚醇等聚合物最強(qiáng)的是C-O的伸縮振動(dòng)，出現(xiàn)的伸縮振動(dòng)，出現(xiàn)在在13001000cm-1區(qū)域內(nèi)。區(qū)域內(nèi)。 含有取代苯、不飽和雙鍵以及含有硅和鹵素的聚合物，除含有取代苯、不飽和雙鍵以及含有硅和鹵素的聚合物，除含硅和氟的聚合物外，最強(qiáng)吸收峰均出現(xiàn)在含硅和氟的聚合物外，最強(qiáng)吸收峰均出現(xiàn)在1000600cm-1區(qū)域。區(qū)域。. （2）譜帶的形狀）譜帶的形狀 有時(shí)從譜帶的形狀也能得到有關(guān)基團(tuán)的一些信息。有時(shí)從譜帶的形狀也能得

22、到有關(guān)基團(tuán)的一些信息。 例如含氫健和離子的基團(tuán)可以產(chǎn)生很寬的紅外譜帶。例如含氫健和離子的基團(tuán)可以產(chǎn)生很寬的紅外譜帶。 譜帶的形狀也包括譜帶是否有分裂，可用以研究分子內(nèi)是譜帶的形狀也包括譜帶是否有分裂，可用以研究分子內(nèi)是否存在締合以及分子的對(duì)稱性、旋轉(zhuǎn)異構(gòu)、互變異構(gòu)等。否存在締合以及分子的對(duì)稱性、旋轉(zhuǎn)異構(gòu)、互變異構(gòu)等。 （3）譜帶的相對(duì)強(qiáng)度）譜帶的相對(duì)強(qiáng)度 在相同儀器和相同樣品厚度的條件下，比較兩條譜帶的強(qiáng)在相同儀器和相同樣品厚度的條件下，比較兩條譜帶的強(qiáng)度?？芍甘灸程厥饣鶊F(tuán)或元紊存在的信息。度?？芍甘灸程厥饣鶊F(tuán)或元紊存在的信息。 如分子中含有一些極性較強(qiáng)的基團(tuán)，就將產(chǎn)生強(qiáng)的吸收帶。如分子中含有

23、一些極性較強(qiáng)的基團(tuán)，就將產(chǎn)生強(qiáng)的吸收帶。. 3. 其他其他 在進(jìn)行紅外光譜解析時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)在進(jìn)行紅外光譜解析時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn): : （1 1）光譜解析的正確性依賴于能否得到一張最佳的光譜圖。）光譜解析的正確性依賴于能否得到一張最佳的光譜圖。 （2 2）對(duì)未知塑料或添加劑的紅外譜圖的正確判別，除要掌）對(duì)未知塑料或添加劑的紅外譜圖的正確判別，除要掌握紅外分析的有關(guān)知識(shí)外，還必須對(duì)高聚物樣品的來(lái)源性握紅外分析的有關(guān)知識(shí)外，還必須對(duì)高聚物樣品的來(lái)源性能及用途有足夠的了解。能及用途有足夠的了解。 （3 3）塑料譜圖雖與分子鏈中重復(fù)單元的譜圖相似，但它仍）塑料譜圖雖與分子鏈中重復(fù)單元的譜圖相似

24、，但它仍有自身的特殊性。由于聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的不同、共聚物序列結(jié)有自身的特殊性。由于聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的不同、共聚物序列結(jié)構(gòu)的不同等都會(huì)影響譜圖，因此在解析譜圖時(shí)要特別注意。構(gòu)的不同等都會(huì)影響譜圖，因此在解析譜圖時(shí)要特別注意。 .（四）紅外光譜在塑料研究中的應(yīng)用（四）紅外光譜在塑料研究中的應(yīng)用 1塑料材料的分析與鑒別塑料材料的分析與鑒別4000350030002500200015001000500204060801001015.561229.931504.871774.882969.86波數(shù)波數(shù)/cm-1圖圖3-12 3-12 未知聚合物譜圖未知聚合物譜圖. 從從1500cm-1和和1590cm-1吸收帶可

25、看出有苯環(huán)骨架振動(dòng)譜帶吸收帶可看出有苯環(huán)骨架振動(dòng)譜帶 820cm-1是對(duì)位取代苯環(huán)上相鄰兩個(gè)氫的面外彎曲振動(dòng)是對(duì)位取代苯環(huán)上相鄰兩個(gè)氫的面外彎曲振動(dòng) 而而17002000cm-1的一組不強(qiáng)的吸收帶是苯環(huán)的的一組不強(qiáng)的吸收帶是苯環(huán)的C-H面外面外彎曲振動(dòng)的倍頻和合頻，證明有苯環(huán)的存在。彎曲振動(dòng)的倍頻和合頻，證明有苯環(huán)的存在。 1760cm-1是是C=O的伸縮振動(dòng)譜帶。的伸縮振動(dòng)譜帶。 1220cm-1、1190cm-1、1160cm-1等譜帶是等譜帶是C-O的伸縮振動(dòng)吸的伸縮振動(dòng)吸收帶收帶 1080cm-1和和1050 cm-1是是C-O-與苯環(huán)相連的醚鍵的伸縮振動(dòng)，與苯環(huán)相連的醚鍵的伸縮振動(dòng)，

26、1380cm-1和和1360cm-1這雙峰吸收，是兩個(gè)甲基同連接在一這雙峰吸收，是兩個(gè)甲基同連接在一個(gè)碳原子上的偕二甲基的特征峰個(gè)碳原子上的偕二甲基的特征峰 2950cm-1是是CH3上的飽和上的飽和C-H伸縮振動(dòng)吸收帶伸縮振動(dòng)吸收帶 由此，再查證標(biāo)準(zhǔn)譜圖，可以得出該未知物是聚碳酸酯。由此，再查證標(biāo)準(zhǔn)譜圖，可以得出該未知物是聚碳酸酯。 .2聚合反應(yīng)過(guò)程的研究聚合反應(yīng)過(guò)程的研究圖圖3-13 3-13 環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)反應(yīng)譜圖環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)反應(yīng)譜圖913cm-1的吸收峰是環(huán)氧基的特征峰，隨著反應(yīng)進(jìn)行，該峰逐漸減小。的吸收峰是環(huán)氧基的特征峰，隨著反應(yīng)進(jìn)行，該峰逐漸減小。 . 3高聚物結(jié)晶形態(tài)的研究高聚物結(jié)

27、晶形態(tài)的研究 用紅外吸收光譜可測(cè)定高聚物樣品的結(jié)晶度，也可研用紅外吸收光譜可測(cè)定高聚物樣品的結(jié)晶度，也可研究結(jié)晶動(dòng)力學(xué)等。究結(jié)晶動(dòng)力學(xué)等。 由于完全結(jié)晶高聚物的樣品很難獲得，因此不能僅用由于完全結(jié)晶高聚物的樣品很難獲得，因此不能僅用紅外吸收光譜獨(dú)立地測(cè)量結(jié)晶度的絕對(duì)量，需要依靠紅外吸收光譜獨(dú)立地測(cè)量結(jié)晶度的絕對(duì)量，需要依靠其它測(cè)試方法如其它測(cè)試方法如X X射線衍射法等測(cè)量的結(jié)果作為相對(duì)標(biāo)射線衍射法等測(cè)量的結(jié)果作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算結(jié)晶譜帶的吸收率。準(zhǔn)來(lái)計(jì)算結(jié)晶譜帶的吸收率。 .三、分光光度法三、分光光度法 分光光度分析是基于不同物質(zhì)的分子、原子或離分光光度分析是基于不同物質(zhì)的分子、原子或離子對(duì)電磁

28、輻射的選擇性吸收而建立起來(lái)的方法，子對(duì)電磁輻射的選擇性吸收而建立起來(lái)的方法，屬于屬于吸收光譜吸收光譜分析。分析。 它以物質(zhì)微粒吸收某一波長(zhǎng)的光為基準(zhǔn)，表現(xiàn)為它以物質(zhì)微粒吸收某一波長(zhǎng)的光為基準(zhǔn)，表現(xiàn)為微粒的吸光度值（微粒的吸光度值（A）為波長(zhǎng)（）為波長(zhǎng)（）的函數(shù)關(guān)系。）的函數(shù)關(guān)系。將吸光度對(duì)波長(zhǎng)作圖，即得到吸收曲線（或稱為將吸光度對(duì)波長(zhǎng)作圖，即得到吸收曲線（或稱為吸收光譜）。吸收光譜）。 其中最大吸收波長(zhǎng)（其中最大吸收波長(zhǎng)（max）表示物質(zhì)對(duì)輻射的特）表示物質(zhì)對(duì)輻射的特征吸收或選擇吸收，它與物質(zhì)微粒的結(jié)構(gòu)有關(guān)。征吸收或選擇吸收，它與物質(zhì)微粒的結(jié)構(gòu)有關(guān)。. （一）目視比色法和光電比色法（一）目視比

29、色法和光電比色法 1 1目視比色法目視比色法 用眼睛觀察、比較溶液顏色深淺以確定物質(zhì)含量的方法稱用眼睛觀察、比較溶液顏色深淺以確定物質(zhì)含量的方法稱為目視比色法為目視比色法 2 2光電比色法光電比色法 是借助光電比色計(jì)來(lái)測(cè)量一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制是借助光電比色計(jì)來(lái)測(cè)量一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后根據(jù)被測(cè)試液的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上求標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后根據(jù)被測(cè)試液的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上求出被測(cè)物質(zhì)的含量的。出被測(cè)物質(zhì)的含量的。 光電比色計(jì)通常是由光源、濾光片、比色皿、光電池、檢光電比色計(jì)通常是由光源、濾光片、比色皿、光電池、檢流計(jì)等五個(gè)部件組成。流計(jì)等五個(gè)部件組成。. （二）分光光度

30、法（二）分光光度法 1 1分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理 分光光度分析的理論基礎(chǔ)是分光光度分析的理論基礎(chǔ)是朗伯朗伯比耳定律比耳定律，它以被測(cè)物，它以被測(cè)物質(zhì)分子吸收某一波長(zhǎng)的單色光為基礎(chǔ)質(zhì)分子吸收某一波長(zhǎng)的單色光為基礎(chǔ) I/I0 =10-abc 或或 lg(I0/I) =abc 式中：式中：I0，入射光的強(qiáng)度；，入射光的強(qiáng)度；I，透射光的強(qiáng)度；，透射光的強(qiáng)度；a，吸光系，吸光系數(shù)；數(shù)；b，光通過(guò)透明物的距離，一般即為吸收池的厚度，光通過(guò)透明物的距離，一般即為吸收池的厚度，其單位用其單位用cm表示；表示；c，被測(cè)物質(zhì)的濃度，被測(cè)物質(zhì)的濃度， g/L；I/I0，透射，透射比比 . 2 2

31、分光光度法的特點(diǎn)分光光度法的特點(diǎn)靈敏度高，可測(cè)物質(zhì)濃度為靈敏度高，可測(cè)物質(zhì)濃度為(10-510-6)mol/L，即相當(dāng)于含，即相當(dāng)于含量為（量為（0.0010.0001）%的微量物質(zhì)；的微量物質(zhì)；準(zhǔn)確度較高，分光光度法的相對(duì)誤差為（準(zhǔn)確度較高，分光光度法的相對(duì)誤差為（25）%；操作簡(jiǎn)便、快捷，在試樣處理為試液后，一般只需要顯色操作簡(jiǎn)便、快捷，在試樣處理為試液后，一般只需要顯色和測(cè)定兩個(gè)步驟便可得結(jié)果；和測(cè)定兩個(gè)步驟便可得結(jié)果；應(yīng)用廣泛，幾乎所有的無(wú)機(jī)離子和許多有機(jī)化合物都可以應(yīng)用廣泛，幾乎所有的無(wú)機(jī)離子和許多有機(jī)化合物都可以直接或間接地用比色法或分光光度法進(jìn)行測(cè)定。直接或間接地用比色法或分光光

32、度法進(jìn)行測(cè)定。. 分光光度計(jì)的特點(diǎn)：分光光度計(jì)的特點(diǎn)： 入射光是入射光是單色光單色光，可以得到精確細(xì)致的吸收光譜曲線；，可以得到精確細(xì)致的吸收光譜曲線； 可以任意選取某種波長(zhǎng)的單色光，利用吸光度的加和性，可以任意選取某種波長(zhǎng)的單色光，利用吸光度的加和性，可以同時(shí)測(cè)定溶液中可以同時(shí)測(cè)定溶液中兩種或兩種兩種或兩種以上的組分；以上的組分； 入射光的入射光的波長(zhǎng)范圍擴(kuò)大波長(zhǎng)范圍擴(kuò)大了，只要在紫外或紅外光區(qū)域中了，只要在紫外或紅外光區(qū)域中有吸收峰的物質(zhì)，都可以用分光光度法進(jìn)行測(cè)定。有吸收峰的物質(zhì)，都可以用分光光度法進(jìn)行測(cè)定。 一般按工作波長(zhǎng)范圍一般按工作波長(zhǎng)范圍分類(lèi)分類(lèi)。原子吸收分光光度計(jì)主要用。原子吸

33、收分光光度計(jì)主要用于低含量元素的定量測(cè)定，紫外于低含量元素的定量測(cè)定，紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)主要應(yīng)可見(jiàn)分光光度計(jì)主要應(yīng)用于無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的測(cè)定，紅外分光光度計(jì)主要用于結(jié)用于無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的測(cè)定，紅外分光光度計(jì)主要用于結(jié)構(gòu)分析。構(gòu)分析。 . 圖圖3-14 3-14 單光束分光光度計(jì)的光路示意圖單光束分光光度計(jì)的光路示意圖.圖圖3-15 3-15 雙光束分光光度計(jì)原理示意圖（雙光束分光光度計(jì)原理示意圖（M1M1、M2M2、M3M3、M4M4為反射鏡）為反射鏡）. 3 3分光光度法測(cè)定方法及應(yīng)用分光光度法測(cè)定方法及應(yīng)用 分光光度法是通過(guò)測(cè)量吸光物質(zhì)分光光度法是通過(guò)測(cè)量吸光物質(zhì)對(duì)單色光的吸收，根據(jù)光吸收定

34、對(duì)單色光的吸收，根據(jù)光吸收定律來(lái)確定物質(zhì)的含量的方法。律來(lái)確定物質(zhì)的含量的方法。 （1 1）原子吸收分光光度法）原子吸收分光光度法 是基于待測(cè)物質(zhì)基態(tài)原子蒸氣對(duì)銳線是基于待測(cè)物質(zhì)基態(tài)原子蒸氣對(duì)銳線光源發(fā)射的特征譜線的吸收光源發(fā)射的特征譜線的吸收, ,對(duì)元素進(jìn)對(duì)元素進(jìn)行定量的分析方法。行定量的分析方法。 在冶金、礦山、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、石油、在冶金、礦山、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、石油、化工、食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、材料、生命化工、食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、材料、生命科學(xué)等行業(yè)的分析實(shí)驗(yàn)室得到廣泛應(yīng)科學(xué)等行業(yè)的分析實(shí)驗(yàn)室得到廣泛應(yīng)用。用。. （2 2）紫外）紫外可見(jiàn)分光光度法可見(jiàn)分光光度法 屬于分子吸收光譜分析法。屬于分子吸收光譜分

35、析法。 是根據(jù)物質(zhì)分子對(duì)紫外、可見(jiàn)光區(qū)輻射的吸收特征，對(duì)物是根據(jù)物質(zhì)分子對(duì)紫外、可見(jiàn)光區(qū)輻射的吸收特征，對(duì)物質(zhì)的組成進(jìn)行定性、定量及結(jié)構(gòu)分析的方法。質(zhì)的組成進(jìn)行定性、定量及結(jié)構(gòu)分析的方法。 由于具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度，選擇性較好，操作快速、由于具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度，選擇性較好，操作快速、簡(jiǎn)便，儀器設(shè)備價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)便，儀器設(shè)備價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單。 在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品檢驗(yàn)、環(huán)保、生命科學(xué)、在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品檢驗(yàn)、環(huán)保、生命科學(xué)、科研等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。科研等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。. （3 3）紅外分光光度法）紅外分光光度法 是依據(jù)物質(zhì)對(duì)紅外光區(qū)電磁輻射的特征吸收，對(duì)化合物分

36、子是依據(jù)物質(zhì)對(duì)紅外光區(qū)電磁輻射的特征吸收，對(duì)化合物分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定和物質(zhì)化學(xué)組成進(jìn)行分析。結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定和物質(zhì)化學(xué)組成進(jìn)行分析。 分析特征性強(qiáng)，氣體、液體、固體樣品都可以測(cè)定，具有用分析特征性強(qiáng)，氣體、液體、固體樣品都可以測(cè)定，具有用量少，分析速度快，不破壞樣品的特點(diǎn)量少，分析速度快，不破壞樣品的特點(diǎn) 能進(jìn)行定性和定量分析，而且該法是鑒定化合物和測(cè)定分子能進(jìn)行定性和定量分析，而且該法是鑒定化合物和測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的最有效的方法之一結(jié)構(gòu)的最有效的方法之一 在化學(xué)、化工、催化、石油、材料、生物、物理、醫(yī)學(xué)、大在化學(xué)、化工、催化、石油、材料、生物、物理、醫(yī)學(xué)、大氣、環(huán)境、地理、天文等諸多研究領(lǐng)域得到了廣泛

37、應(yīng)用。氣、環(huán)境、地理、天文等諸多研究領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。.（三）應(yīng)用舉例（三）應(yīng)用舉例 SN/T 2183-2008規(guī)定了通規(guī)定了通過(guò)分光光度法，測(cè)定高分過(guò)分光光度法，測(cè)定高分子材料食品模擬物中甲醛子材料食品模擬物中甲醛的遷移量，適用于與食品的遷移量，適用于與食品接觸的高分子材料中甲醛接觸的高分子材料中甲醛（包括由六亞甲基四胺轉(zhuǎn)（包括由六亞甲基四胺轉(zhuǎn)化的甲醛）在四種食品?；募兹┰谒姆N食品模擬物（水，擬物（水，3%乙酸溶液，乙酸溶液，10%乙醇溶液和橄欖油）乙醇溶液和橄欖油）中遷移量的測(cè)定。中遷移量的測(cè)定。.四、激光拉曼光譜法四、激光拉曼光譜法 拉曼光譜是一種散射光譜拉曼光譜是一種散射光譜

38、拉曼光譜分析法是基于印度科學(xué)家拉曼光譜分析法是基于印度科學(xué)家C.V.C.V.拉曼拉曼(Raman)(Raman)所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對(duì)與入射光頻率所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對(duì)與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面的信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方面的信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。方法。 .（一）（一） 拉曼光譜的基本原理拉曼光譜的基本原理 若入射光光子與樣品分子在發(fā)生碰撞時(shí)有能量交換，不僅改變了方向，若入射光光子與樣品分子在發(fā)生碰撞時(shí)有能量交換，不僅改變了方向，而且散射光的頻率也發(fā)生改變而不同于激發(fā)光的頻率，即稱為非

39、彈性而且散射光的頻率也發(fā)生改變而不同于激發(fā)光的頻率，即稱為非彈性碰撞，這種光散射就稱為拉曼散射。碰撞，這種光散射就稱為拉曼散射。 產(chǎn)生拉曼散射的原因是光子與分子之間發(fā)生了能量交換，若光子把一產(chǎn)生拉曼散射的原因是光子與分子之間發(fā)生了能量交換，若光子把一部分能量給了樣品分子，得到的散射光能量減少，在垂直方向測(cè)量到部分能量給了樣品分子，得到的散射光能量減少，在垂直方向測(cè)量到的散射光中，可以檢測(cè)到頻率為的散射光中，可以檢測(cè)到頻率為( (0-E/h)的的線，稱為斯托克斯線線，稱為斯托克斯線； 拉曼散射效應(yīng)能級(jí)躍遷圖拉曼散射效應(yīng)能級(jí)躍遷圖 .（二）拉曼光譜的特點(diǎn)（二）拉曼光譜的特點(diǎn) 與紅外光譜相比，拉曼散

40、射光譜主要具有下述優(yōu)點(diǎn)：與紅外光譜相比，拉曼散射光譜主要具有下述優(yōu)點(diǎn)： （1 1）拉曼光譜的生成是一個(gè)散射過(guò)程，因而任何大小、形）拉曼光譜的生成是一個(gè)散射過(guò)程，因而任何大小、形狀、透明程度不一的樣品，只要能被激光照射到，就可直接狀、透明程度不一的樣品，只要能被激光照射到，就可直接用于測(cè)量。由于激光束直徑小，可聚焦，極徽量的樣品也都用于測(cè)量。由于激光束直徑小，可聚焦，極徽量的樣品也都可以測(cè)量?？梢詼y(cè)量。 （2 2）水由于極性很強(qiáng)，其紅外吸收非常強(qiáng)烈。但水的拉曼）水由于極性很強(qiáng)，其紅外吸收非常強(qiáng)烈。但水的拉曼散射卻極微弱，因而水溶液樣品可直接進(jìn)行側(cè)量。此外，玻散射卻極微弱，因而水溶液樣品可直接進(jìn)行

41、側(cè)量。此外，玻璃的拉曼散射也較弱，玻璃可作為窗口材料。璃的拉曼散射也較弱，玻璃可作為窗口材料。 （3 3）對(duì)于聚合物來(lái)說(shuō)，拉曼光譜可得到更豐富的譜帶，）對(duì)于聚合物來(lái)說(shuō)，拉曼光譜可得到更豐富的譜帶，S-S, S-S, C-C, C=C, N=NC-C, C=C, N=N等化學(xué)鍵在拉曼光譜中的信號(hào)都很強(qiáng)烈。等化學(xué)鍵在拉曼光譜中的信號(hào)都很強(qiáng)烈。 .（三）拉曼光譜在塑料結(jié)構(gòu)研究方面的應(yīng)用（三）拉曼光譜在塑料結(jié)構(gòu)研究方面的應(yīng)用 拉曼光譜在表征高分子鏈的碳拉曼光譜在表征高分子鏈的碳- -碳骨架振動(dòng)方面更為有效碳骨架振動(dòng)方面更為有效 ；對(duì)于同類(lèi)型聚合物的區(qū)分，拉曼光譜也有其獨(dú)到之處。對(duì)于同類(lèi)型聚合物的區(qū)分，

42、拉曼光譜也有其獨(dú)到之處。 圖圖3-193-19聚酰胺的拉曼光譜圖（聚酰胺的拉曼光譜圖（a a）尼龍）尼龍-8-8（b b）尼龍）尼龍-11 -11 .圖圖3-20丙烯在丙烯在1600cm-1以下以下的拉曼譜圖（的拉曼譜圖（a）無(wú)規(guī)；）無(wú)規(guī)；（b）間規(guī)；（）間規(guī)；（c）等規(guī)）等規(guī) 圖圖3-21丙烯在丙烯在1600cm-1以下的以下的紅外光譜圖（紅外光譜圖（a）無(wú)規(guī)；（）無(wú)規(guī)；（b）間規(guī)；（間規(guī)；（c）等規(guī)）等規(guī) .圖圖3-22 聚乙烯的拉曼光譜聚乙烯的拉曼光譜（a）高密度；（）高密度；（b）低密度；）低密度；（c）低密度熔體）低密度熔體 拉曼光譜也可用于塑拉曼光譜也可用于塑料的風(fēng)化、降解、結(jié)料的

43、風(fēng)化、降解、結(jié)晶度和取向性等方面晶度和取向性等方面的研究的研究 .第三節(jié)第三節(jié) 熱分析和熱熱分析和熱- -力分析力分析 . 熱分析是在規(guī)定的氣氛中測(cè)量樣品的性質(zhì)隨時(shí)間或溫度熱分析是在規(guī)定的氣氛中測(cè)量樣品的性質(zhì)隨時(shí)間或溫度的變化、并且樣品的溫度是程序控制的一類(lèi)技術(shù)。的變化、并且樣品的溫度是程序控制的一類(lèi)技術(shù)。 物理性質(zhì)物理性質(zhì)熱分析方法熱分析方法簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱定義定義質(zhì)量質(zhì)量熱重法熱重法TGTG測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)逸出氣分析逸出氣分析法法EGAEGA測(cè)量自物質(zhì)放出的一種測(cè)量自物質(zhì)放出的一種( (或數(shù)種或數(shù)種) )揮發(fā)物的揮發(fā)物的類(lèi)別及分量與溫度關(guān)系的一種

44、技術(shù)類(lèi)別及分量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)溫度溫度差熱分析法差熱分析法DTADTA測(cè)量物質(zhì)與參比物之間溫度差與溫度關(guān)系測(cè)量物質(zhì)與參比物之間溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)的一種技術(shù)熱量熱量差示掃描量差示掃描量熱法熱法DSCDSC測(cè)量輸給物質(zhì)與參比物的功率差與溫度關(guān)測(cè)量輸給物質(zhì)與參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)系的一種技術(shù)尺寸尺寸熱膨脹法熱膨脹法TDTD測(cè)量物質(zhì)在可忽略的負(fù)荷下尺度與溫度關(guān)測(cè)量物質(zhì)在可忽略的負(fù)荷下尺度與溫度關(guān)系的一種技術(shù)系的一種技術(shù)力學(xué)特性力學(xué)特性熱機(jī)械分析熱機(jī)械分析法法TMATMA測(cè)量物質(zhì)在受非振蕩性負(fù)荷下所產(chǎn)生的形測(cè)量物質(zhì)在受非振蕩性負(fù)荷下所產(chǎn)生的形變與溫度關(guān)系的一種技術(shù)變與溫度關(guān)系的一

45、種技術(shù)動(dòng)態(tài)熱機(jī)械動(dòng)態(tài)熱機(jī)械法法DMADMA測(cè)量物質(zhì)在受振蕩性負(fù)荷下動(dòng)態(tài)模數(shù)或阻測(cè)量物質(zhì)在受振蕩性負(fù)荷下動(dòng)態(tài)模數(shù)或阻尼與溫度關(guān)系的一種技術(shù)尼與溫度關(guān)系的一種技術(shù).一、熱重分析一、熱重分析 (一一)測(cè)試原理測(cè)試原理 熱重法（熱重法（TG）是在程序控溫下測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度）是在程序控溫下測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度(或或時(shí)間時(shí)間)關(guān)系的一種方法。關(guān)系的一種方法。 微商熱重法（微商熱重法（DTG），它是將所得到的），它是將所得到的TG曲線再取其一曲線再取其一階導(dǎo)數(shù)的方法。階導(dǎo)數(shù)的方法。 凡是物質(zhì)加熱（或冷卻）過(guò)程中有重量變化的，凡是物質(zhì)加熱（或冷卻）過(guò)程中有重量變化的，(聚合物聚合物的熱裂解以及配合劑的揮發(fā)

46、等的熱裂解以及配合劑的揮發(fā)等)都可以測(cè)量。都可以測(cè)量。 如果沒(méi)有重量變化的過(guò)程則不能使用這兩種方法來(lái)測(cè)量。如果沒(méi)有重量變化的過(guò)程則不能使用這兩種方法來(lái)測(cè)量。(例如，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變過(guò)程例如，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變過(guò)程)。 .圖圖3-233-23熱天平的原理圖熱天平的原理圖.圖圖3-24熱天平的基本構(gòu)造熱天平的基本構(gòu)造（1.試樣；試樣；2.加熱爐；加熱爐；3.熱電偶；熱電偶；4.散熱片；散熱片；5.氣體入口；氣體入口；6.天平梁；天平梁；7.吊帶；吊帶；8.磁鐵）磁鐵）. 從一個(gè)樣品的從一個(gè)樣品的TGTG曲線中可得出如下信息：曲線中可得出如下信息： 開(kāi)始失重的溫度；開(kāi)始失重的溫度； 失重結(jié)束時(shí)的溫

47、度；失重結(jié)束時(shí)的溫度； 失重的量失重的量( (從縱坐標(biāo)表示出從縱坐標(biāo)表示出) )； 失重是單階段還是多階段及各階段相對(duì)的溫度失重是單階段還是多階段及各階段相對(duì)的溫度和失重量；和失重量； 失重的速率，它可從失重曲線的斜率了解到，失重的速率，它可從失重曲線的斜率了解到，曲線斜率大的失重速度快，反之則較緩慢，還可曲線斜率大的失重速度快，反之則較緩慢，還可從曲線作反應(yīng)速度、反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)活化能的推從曲線作反應(yīng)速度、反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)活化能的推導(dǎo)。導(dǎo)。.圖圖3-25 TG3-25 TG曲線示意圖曲線示意圖( (左左) )、DTGDTG曲線示意圖（右）曲線示意圖（右）.（二）在塑料材料研究中的應(yīng)用（二）在塑料

48、材料研究中的應(yīng)用 1 1高分子材料熱穩(wěn)定性的評(píng)定高分子材料熱穩(wěn)定性的評(píng)定 圖圖3-263-26用用TGTG確定確定5 5種塑料材料的相對(duì)熱穩(wěn)定性種塑料材料的相對(duì)熱穩(wěn)定性. 2 2塑料中添加劑的分析塑料中添加劑的分析圖圖3-27用用TG分析聚丁酸乙烯酯分析聚丁酸乙烯酯(PVB)樹(shù)脂中增塑劑含量（樹(shù)脂中增塑劑含量（1.PVB；2.萃取了增塑劑樹(shù)脂萃取了增塑劑樹(shù)脂(PVB+增塑劑增塑劑)；3.PVB+增塑劑）增塑劑）.圖圖3-28軟質(zhì)軟質(zhì)PVC中增塑劑的測(cè)定中增塑劑的測(cè)定 . 3 3共聚物和共混物的分析共聚物和共混物的分析 圖圖3-29 乙烯乙烯-乙酸乙烯共聚物的乙酸乙烯共聚物的TG曲線曲線. 4

49、4塑料中水分塑料中水分( (含濕量含濕量) )的測(cè)定的測(cè)定圖圖3-30玻璃纖維增強(qiáng)尼龍的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍的TG曲線曲線. 5其他其他 塑料材料氧化誘導(dǎo)期的測(cè)定。塑料材料氧化誘導(dǎo)期的測(cè)定。根據(jù)誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短可根據(jù)誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短可以評(píng)定塑料的耐熱氧化穩(wěn)定性，可作為塑料的配方以評(píng)定塑料的耐熱氧化穩(wěn)定性，可作為塑料的配方篩選、評(píng)比及鑒定的一種方法。篩選、評(píng)比及鑒定的一種方法。 利用固化反應(yīng)伴隨放熱效應(yīng)，研究熱固性塑料的固利用固化反應(yīng)伴隨放熱效應(yīng)，研究熱固性塑料的固化過(guò)程?；^(guò)程。如酚醛樹(shù)脂固化過(guò)程為縮合反應(yīng)，有水生成，利如酚醛樹(shù)脂固化過(guò)程為縮合反應(yīng)，有水生成，利用用TG測(cè)定此類(lèi)固化反應(yīng)脫水失重過(guò)程即可研究

50、酚醛樹(shù)脂的測(cè)定此類(lèi)固化反應(yīng)脫水失重過(guò)程即可研究酚醛樹(shù)脂的固化過(guò)程。固化過(guò)程。 利用利用TG研究塑料材料的熱分解動(dòng)力學(xué)。研究塑料材料的熱分解動(dòng)力學(xué)。.二、差熱分析和示差掃描量熱分析二、差熱分析和示差掃描量熱分析 （一）差熱分析（一）差熱分析 1差熱分析原理差熱分析原理 差熱分析是指在相同條件下加熱差熱分析是指在相同條件下加熱( (或冷卻或冷卻) )試樣和參比物試樣和參比物, ,并并記錄下它們之間所產(chǎn)生的溫度差別的一種分析技術(shù)。記錄下它們之間所產(chǎn)生的溫度差別的一種分析技術(shù)。 試樣發(fā)生任何物理和化學(xué)變化時(shí)釋放出來(lái)的熱量使試樣溫度試樣發(fā)生任何物理和化學(xué)變化時(shí)釋放出來(lái)的熱量使試樣溫度暫付升高并超過(guò)參比物

51、的溫度，從而在暫付升高并超過(guò)參比物的溫度，從而在DTADTA曲線上產(chǎn)生一個(gè)曲線上產(chǎn)生一個(gè)放熱峰。相反地，一個(gè)吸熱的過(guò)程將使試樣溫度下降，而且放熱峰。相反地，一個(gè)吸熱的過(guò)程將使試樣溫度下降，而且低于參比物的溫度，因此，在低于參比物的溫度，因此，在DTADTA曲線上產(chǎn)生一個(gè)吸熱峰。曲線上產(chǎn)生一個(gè)吸熱峰。. 2差熱分析儀器的組成差熱分析儀器的組成 差熱分析儀都是由三大部分組成：差熱分析儀都是由三大部分組成： （1 1）被測(cè)物質(zhì)的物理性質(zhì)檢測(cè)裝置部分。）被測(cè)物質(zhì)的物理性質(zhì)檢測(cè)裝置部分。 （2 2）溫度程序控制裝置部分。）溫度程序控制裝置部分。 （3 3）顯示記錄裝置部分）顯示記錄裝置部分 . (二二)

52、示差掃描熱分析示差掃描熱分析 1示差掃描量熱法的測(cè)試原理示差掃描量熱法的測(cè)試原理 （1）示差掃描量熱法定義）示差掃描量熱法定義 差示掃描量熱法是在程控溫度下，測(cè)量輸入到物質(zhì)和參比物差示掃描量熱法是在程控溫度下，測(cè)量輸入到物質(zhì)和參比物之間的功率差與溫度關(guān)系的技術(shù)，用數(shù)學(xué)式表示為之間的功率差與溫度關(guān)系的技術(shù)，用數(shù)學(xué)式表示為dH/dt=f(T或或t) （3-14） （2）示差掃描量熱法測(cè)試原理）示差掃描量熱法測(cè)試原理 示差掃描量熱法示差掃描量熱法DSC則要求試樣和參比物溫度不論試樣吸熱則要求試樣和參比物溫度不論試樣吸熱或放熱都要處干或放熱都要處干“動(dòng)態(tài)零位平衡狀態(tài)動(dòng)態(tài)零位平衡狀態(tài)”，即使，即使T0，

53、DSC測(cè)定的是維持試樣和參比物處于相同溫度所需要的能量差，測(cè)定的是維持試樣和參比物處于相同溫度所需要的能量差，這是這是DSC與與DTA最本質(zhì)的不同，如何實(shí)現(xiàn)最本質(zhì)的不同，如何實(shí)現(xiàn)T0，就是通過(guò)，就是通過(guò)功率補(bǔ)償。功率補(bǔ)償。. 目前功率補(bǔ)償?shù)姆绞接幸韵氯N目前功率補(bǔ)償?shù)姆绞接幸韵氯N: 保持參比物保持參比物R側(cè)以給定的升溫速率升溫，通過(guò)變化試樣側(cè)的側(cè)以給定的升溫速率升溫，通過(guò)變化試樣側(cè)的加熱量來(lái)達(dá)到補(bǔ)償?shù)淖饔?，如試樣放熱，則試樣側(cè)少加熱；加熱量來(lái)達(dá)到補(bǔ)償?shù)淖饔?，如試樣放熱，則試樣側(cè)少加熱；如試樣吸熱，則試樣側(cè)多加熱。如試樣吸熱，則試樣側(cè)多加熱。 在程序控溫過(guò)程中同時(shí)變化試樣側(cè)與參比物側(cè)的電流來(lái)達(dá)

54、在程序控溫過(guò)程中同時(shí)變化試樣側(cè)與參比物側(cè)的電流來(lái)達(dá)到到T0。試樣放熱時(shí)。試樣側(cè)少通電流，而參比物側(cè)多通。試樣放熱時(shí)。試樣側(cè)少通電流，而參比物側(cè)多通電流。電流。 當(dāng)試樣放熱時(shí)，只對(duì)參比物側(cè)通電流，試樣吸熱時(shí)，只對(duì)當(dāng)試樣放熱時(shí)，只對(duì)參比物側(cè)通電流，試樣吸熱時(shí)，只對(duì)試樣側(cè)通電流，使試樣側(cè)通電流，使T0，此種方式對(duì)程序控溫影響最大。，此種方式對(duì)程序控溫影響最大。 DSC的加熱方式可分為兩種的加熱方式可分為兩種:一種叫外加熱式，另一種叫內(nèi)加一種叫外加熱式，另一種叫內(nèi)加熱式。熱式。. 2.示差掃描量熱法儀器組成示差掃描量熱法儀器組成熱流型示差掃描量熱法，實(shí)際上就是定量差熱分析熱流型示差掃描量熱法，實(shí)際上就

55、是定量差熱分析 . 3.影響熱分析測(cè)量的實(shí)驗(yàn)因素影響熱分析測(cè)量的實(shí)驗(yàn)因素 對(duì)于差熱分析和示差掃描量熱法，有許多因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)對(duì)于差熱分析和示差掃描量熱法，有許多因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果。這些因素可分三大類(lèi)；的最終結(jié)果。這些因素可分三大類(lèi)； 儀器方面的因素；儀器方面的因素； 操作條件的影響；操作條件的影響； 試樣方面的因素。試樣方面的因素。. 4熱分析技術(shù)的應(yīng)用熱分析技術(shù)的應(yīng)用 熱分析技術(shù)有以下幾方面應(yīng)用：熱分析技術(shù)有以下幾方面應(yīng)用： 熱分析曲線可作為物質(zhì)鑒定的指紋圖；熱分析曲線可作為物質(zhì)鑒定的指紋圖； 進(jìn)行熱力學(xué)研究；進(jìn)行熱力學(xué)研究； 進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理性能關(guān)系的研究；進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理性能關(guān)

56、系的研究； 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究。 研究聚合物的相轉(zhuǎn)變，測(cè)定結(jié)晶溫度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)等研究聚合物的相轉(zhuǎn)變，測(cè)定結(jié)晶溫度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及研究聚合、固化、溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及研究聚合、固化、交聯(lián)、氧化、分解等反應(yīng)，并測(cè)定反應(yīng)溫度或反應(yīng)溫區(qū)、交聯(lián)、氧化、分解等反應(yīng)，并測(cè)定反應(yīng)溫度或反應(yīng)溫區(qū)、反應(yīng)熱、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)等。反應(yīng)熱、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)等。 .圖圖3-32聚合物典型的聚合物典型的DSC熱譜圖熱譜圖.三、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析三、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析 （一）動(dòng)態(tài)力學(xué)分析的原理（一）動(dòng)態(tài)力學(xué)分析的原理 動(dòng)態(tài)力學(xué)分析動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)指在程序控制溫度下，

57、測(cè)量物質(zhì)在受指在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)在受振蕩性負(fù)荷下動(dòng)態(tài)模數(shù)或阻尼與溫度關(guān)系的一種技術(shù)，用振蕩性負(fù)荷下動(dòng)態(tài)模數(shù)或阻尼與溫度關(guān)系的一種技術(shù)，用于研究材料力學(xué)性能與速率的依賴性。于研究材料力學(xué)性能與速率的依賴性。 DMA和和DSC測(cè)定得到測(cè)定得到Tg的差別主要是的差別主要是DMA是動(dòng)態(tài)測(cè)試，是動(dòng)態(tài)測(cè)試，而而DSC是靜態(tài)測(cè)試。是靜態(tài)測(cè)試。 與溫度譜相比，與溫度譜相比，DMA頻率譜在研究分子運(yùn)動(dòng)活化能或?qū)㈩l率譜在研究分子運(yùn)動(dòng)活化能或?qū)⒕酆衔镒鳛闇p振隔聲等阻尼材料應(yīng)用時(shí)，顯得更為重要。聚合物作為減振隔聲等阻尼材料應(yīng)用時(shí)，顯得更為重要。. （二）動(dòng)態(tài)力學(xué)分析的儀器（二）動(dòng)態(tài)力學(xué)分析的儀器 圖圖3-33

58、 DMA儀器的示意圖儀器的示意圖（1.電電-力轉(zhuǎn)換器；力轉(zhuǎn)換器；2.平衡重量；平衡重量；3.熱電偶；熱電偶；4.樣品；樣品；5.活動(dòng)支點(diǎn)；活動(dòng)支點(diǎn)；6.驅(qū)動(dòng)器；驅(qū)動(dòng)器；7.頻率顯示器；頻率顯示器；8.阻尼顯示；阻尼顯示；9.記錄儀；記錄儀；10.程序控制器）程序控制器）.圖圖3-34彎曲模式彎曲模式 圖圖3-35剪切模式剪切模式動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀器作用模式動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀器作用模式 .振動(dòng)模式振動(dòng)模式形變模式形變模式模量類(lèi)型模量類(lèi)型頻率范圍頻率范圍/ Hz/ Hz自由振動(dòng)自由振動(dòng)扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)剪切模量剪切模量0.10.11010強(qiáng)迫共振強(qiáng)迫共振固定固定- -自由彎曲自由彎曲彎曲模量彎曲模量10101010

59、4 4S S形彎曲形彎曲彎曲模量彎曲模量3 36060自由自由- -自由扭轉(zhuǎn)自由扭轉(zhuǎn)剪切模量剪切模量10102 210104 4縱向共振縱向共振縱向模量縱向模量10104 410105 5強(qiáng)迫非共振強(qiáng)迫非共振拉伸拉伸楊氏模量楊氏模量1010-3-3200200單向壓縮單向壓縮彎曲模量彎曲模量單、雙懸臂梁彎曲單、雙懸臂梁彎曲彎曲模量彎曲模量三點(diǎn)彎曲三點(diǎn)彎曲彎曲模量彎曲模量扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)剪切模量剪切模量S S形彎曲形彎曲彎曲模量彎曲模量1010-2-28585平行板扭轉(zhuǎn)平行板扭轉(zhuǎn)剪切模量剪切模量0.01-100.01-10聲波傳播聲波傳播聲波傳播聲波傳播楊氏模量楊氏模量3 310103 310104 4

60、超聲波傳播超聲波傳播縱向與剪切模量縱向與剪切模量1.251.2510106 610107 7表表3-4 動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)方法動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)方法 . （三）動(dòng)態(tài)力學(xué)分析的應(yīng)用（三）動(dòng)態(tài)力學(xué)分析的應(yīng)用 圖圖3-36 EP/PP共混物的共混物的DMA溫度譜溫度譜.第四節(jié)第四節(jié) 顯微技術(shù)顯微技術(shù) .一、顯微技術(shù)概述一、顯微技術(shù)概述光學(xué)顯微鏡的分辨率最高只能達(dá)到光學(xué)顯微鏡的分辨率最高只能達(dá)到200nm200nm，有效放大倍率為，有效放大倍率為1000100020002000倍。倍。電子顯微鏡電子顯微鏡 (EM)(EM)，是利用電子束對(duì)樣品放大成像的一種顯微鏡，包括掃描電鏡，是利用電子束對(duì)樣品放大成像的一種顯微