常见聚合物的红外光谱[春苗教育]

1、红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 常见聚合物的红外光谱聚合物的红外光谱 定性分析定性分析 1.六个区：六个区： 区区18001700cm-1：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺等；：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺等； 区区17001500cm-1：聚酰胺、三聚氰胺：聚酰胺、三聚氰胺-甲醛树脂；甲醛树脂； 区区15001300cm-1：饱和聚烃、极性基团取代的聚烃；：饱和聚烃、极性基团取代的聚烃； 区区13001200cm-1：芳香族聚密、含氯聚合物；：芳香族聚密、含氯聚合物； 区区12001000cm-1：聚醚、醇类、含氯、含氮聚合物；：聚醚、醇类、含氯、含氮聚合物； 区区1000600cm-1：取代苯、不饱

2、和双键和含氯聚合物：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。以及含有硅和卤素的聚合物。 1优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 1.直接查对谱图直接查对谱图 (1)Hummel&Scholl,InfraredAnalysisofPolymers, ResinsandAdditives,AnAtlas, Afremow&IsaKson,InfraredSpectroscopy:ItsUse intheCoatingIndustry Colthup,Daly&Wiberley,IntroductiontoInfrared andRamanSpectroscopy S

3、adtler,单体和聚合物的红外光谱图单体和聚合物的红外光谱图 2优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 1.否定法否定法 如果某个基团的特征频率吸收区，找不到吸收峰，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。我们就判断样品中部不存在该基团。 3优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 对应与否定法认别光谱的特征基团频率对应与否定法认别光谱的特征基团频率 4优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 图图2未知聚合物的未知聚合物的IR谱图谱图（否定法）（否定法） 5优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 v在在130

4、0cm-1波数以上，从高波数检查起，可知不存在羟波数以上，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，基、胺基、不饱和烃、氰基、异腈酸酯基和羰基， 在在1000cm-1以下，仅有一对双峰（以下，仅有一对双峰（731cm-1和和720cm-1），）， 由于不存在芳香族和烯类，因此只可能是由于不存在芳香族和烯类，因此只可能是n4的长链的长链- (CH2)-n的吸收，的吸收， 由于在由于在1000-1300cm-1也没有吸收，因此醚键也可以排除，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。最后，可能确定该未知聚合物可能是聚乙烯。 6优讲借鉴

5、优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 图图3未知聚合物的未知聚合物的IR谱图谱图（肯定法）（肯定法） 7优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 4肯定法肯定法 在在3100-3000cm-1区域的谱带是由芳环或烯类的区域的谱带是由芳环或烯类的CH伸缩伸缩 振动产生的。振动产生的。 在在3000-2800cm-1区域的谱带是饱和烃化合物的吸收。区域的谱带是饱和烃化合物的吸收。 2000-1668cm-1区域的一系列弱谱带是对应芳环区域的一系列弱谱带是对应芳环 Ar-H的倍的倍 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频和组频的吸收。这些谱带的位置和数目表明化合物中有

6、单 取代芳环的存在。取代芳环的存在。 760cm-1是芳环上的是芳环上的5个相邻的质子个相邻的质子 Ar-H，进一步证实有单，进一步证实有单 取代芳环的存在。取代芳环的存在。 芳环的结构还可由芳环的结构还可由1600，1580，1500和和1450cm-1谱带证实。谱带证实。 8优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 在在1500-1400cm-1区域的谱带与区域的谱带与CH2或或CH变形有关。变形有关。 965cm-1的谱带归属与反式不饱和基团的面外弯曲振动。的谱带归属与反式不饱和基团的面外弯曲振动。 990-910cm-1的谱带是和末端乙烯基有关，进一步证实不的谱带是和末端乙烯

7、基有关，进一步证实不 饱和性。饱和性。 1640cm-1的谱带是归属与的谱带是归属与C=C伸缩振动，其强度较弱，说伸缩振动，其强度较弱，说 明不饱和双键的含量不太高。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对，证明未知物为苯乙烯-丁二烯共聚物。丁二烯共聚物。 9优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 图图4未知聚合物的未知聚合物的IR谱图谱图（肯定法与否定法相结合）（

8、肯定法与否定法相结合） 10优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 5 5肯定法与否定法相结合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。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，甲基及可能存在的次甲基，以及酯基官能团。否定法发现， 样

9、品中不存在胺、芳香烃、氰基、醇、酰胺、环及亚胺等样品中不存在胺、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。丁酯。 11优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 1Polyethylene 低压聚乙烯为线型结构，一般含有烯类端基，在低压聚乙烯为线型结构，一般含有烯类端基，在990和和 909cm-1出有两条弱谱带，分别归属与出有两条弱谱带，分别归属与RCH=CH2中中CH反反 式面外弯曲振动及式面外弯曲振动及CH2面外弯曲振动。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

10、较为明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。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，在高压聚乙烯有较多的支链，主要是乙基和丁基侧链，在 1379cm-1处有甲基的对称变形，振动谱带，同时在处有甲基的对称变形，振动谱带，同时在890和和 1080cm-1处也有弱谱带。处也有弱谱带。 12优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 13优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 2.Polypropylene 3000-2800cm-1区域区域 多重叠合的多重叠合的CH2，CH，CH3中的中的CH 伸伸缩振动；缩振动； 1462cm-1附近的

11、附近的CH2和和CH3的弯曲振动；的弯曲振动； 1380cm-1附近的附近的CH3弯曲振动。弯曲振动。 1230、1199、1131cm-1 间规间规PP非晶带。非晶带。 14优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 15优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 3Polystylene 3103-3000cm-1区域的谱带是由芳环的区域的谱带是由芳环的CH伸缩伸缩 振动产生的特征带。振动产生的特征带。 3000-2800cm-1区域的谱带是由区域的谱带是由CH2或或CH上的上的 C-H伸缩振动。伸缩振动。 2000-1680cm-1区域是区域是PS特有的一系列较弱谱带，它

12、们特有的一系列较弱谱带，它们 是对应芳环是对应芳环 Ar-H的倍频和组频的吸收。这些谱带的位置和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。数目表明化合物中有单取代芳环的存在。 1601cm-1 -1是苯环的骨架伸缩振动，由于一个氢被取代 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，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。大，所以谱带很强。 757757及及699cm699cm-1 -1处的谱带，归属与苯环的 处的谱带，归属与苯环的5 5个相邻碳上个相邻碳上 质子的面外伸缩振动，是典型的单取代

13、苯的特征谱带。质子的面外伸缩振动，是典型的单取代苯的特征谱带。 16优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 17优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 5肯定法与否定法相结合肯定法与否定法相结合 在审视一张在审视一张4Poly（vinylacetate） 1740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； 1240和和1020cm-1的两条谱带是的两条谱带是PVAc最特征的吸收谱最特征的吸收谱 带，归属与带，归属与-COOH3，中的，中的-COO-和和-O-CH-的伸缩振动；的伸缩振动； 1370cm-1的谱带归属于甲基的变形振动。由于

14、相连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。羰基的加强，使得它比亚甲基的变形振动谱带强得多。 18优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 19优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 5.PVC (1)1250和和1340cm-1的较强谱带，归属于的较强谱带，归属于CH弯曲振弯曲振 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；大大增强； (2)1430cm-1的强谱带归属于的强谱带归属于CH2的变形振动，和正的变形振动，和正 常常CH2的变形振动频率（的变形振

15、动频率（1475cm-1）比较，谱带向低频）比较，谱带向低频 方向位移了约方向位移了约45cm-1，同时强度显着增加，这也是受氯原，同时强度显着增加，这也是受氯原 子的影响所造成的；子的影响所造成的； 800-600cm-1有一些较宽、较强的谱带，彼此重叠有一些较宽、较强的谱带，彼此重叠 在一起，它们是在一起，它们是CCl伸缩振动的吸收；伸缩振动的吸收； 1100cm-1处的谱带是处的谱带是CC伸缩振动的吸收；伸缩振动的吸收； 960cm-1处的谱带是处的谱带是CH2面内摇摆振动吸收。面内摇摆振动吸收。 20优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 21优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱

16、分析红外吸收光谱分析 图图10PMMA、PAN、PVA 22优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 6MMA、PAN、PVA 在审视一张在审视一张4Poly（vinylacetate） 1740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； 1240和和1020cm-1的两条谱带是的两条谱带是PVAc最特征的吸收谱带最特征的吸收谱带 ，归属与，归属与-COOH3，中的，中的-COO-和和-O-CH-的伸缩振动；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

17、带强得多。基的加强，使得它比亚甲基的变形振动谱带强得多。 23优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 7PET 1730cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； 1265和和1110cm-1的两条谱带归属于的两条谱带归属于-COOC-上上C-O的伸缩的伸缩 振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯；振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯； 30002800cm-1及及14501350cm-1区域的谱带是由区域的谱带是由 CH2振动引起的；振动引起的； 31003000cm-1区域的谱带是由芳环上的区域的谱带是由芳环上的C-H伸缩振动引伸缩振动引 起的；起的；

18、730cm-1处的谱带是面外弯曲振动吸收；处的谱带是面外弯曲振动吸收； 873cm-1处的谱带归属于芳环上两个相邻的处的谱带归属于芳环上两个相邻的CH变形振动；变形振动； 16201450cm-1间的谱带较弱，可能与分子对称性有关；间的谱带较弱，可能与分子对称性有关； 3540cm-1处的谱带是未反应羟基处的谱带是未反应羟基OH伸缩振动引起的。伸缩振动引起的。 24优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 25优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 8.UP 1735cm-1的最强谱带，归属于酯的羰基伸缩振动；的最强谱带，归属于酯的羰基伸缩振动； 1275cm-1的的CO

19、伸缩振动证实酯基存在；伸缩振动证实酯基存在； 31003000cm-1的谱带为不饱和的谱带为不饱和=C-H伸缩振动；伸缩振动； 1460cm-1谱带为直链谱带为直链C=C伸缩振动；伸缩振动； 1600，1500和和1490cm-1谱带为芳环的谱带为芳环的C=C伸缩振动吸收引起；伸缩振动吸收引起； 740cm-1为邻二取代的四个相邻氢面外弯曲振动谱带；为邻二取代的四个相邻氢面外弯曲振动谱带； 710cm-1的为芳环骨架弯曲振动谱带；的为芳环骨架弯曲振动谱带； 750790cm-1之间的谱带，加上上述两个谱带，构成典型的邻苯之间的谱带，加上上述两个谱带，构成典型的邻苯 二酯的光谱特征；二酯的光谱特征； 26优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 27优讲借鉴优讲借鉴 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 9.PA 1640cm-1的最强谱带，是酰胺基的羰基伸缩振动的吸收，即的最强谱带，是酰胺基的羰基伸缩振动的吸收，即 酰胺酰胺带；带； 1560cm-1次强谱带，是次