红外光谱法鉴别高聚物.ppt

红外光谱法定性鉴别高聚物,对未知高分子的红外光谱进行定性鉴别的主要方法可归纳为四种 1.对整个谱当作“分子指纹”，与标准谱图做对照； 2.按照高分子的元素组成分组分析； 3.以最强峰为线索分组分析； 4. 按流程图分析,（一）常见高分子红外光谱的主要特征,1聚乙烯 聚乙烯红外光谱是最简单的高分子光谱图。在约2950、1460和720730cm-1处有3个很强的吸收峰，它们分别归属CH的伸缩、弯曲和摇摆振动。720730cm-1是双重峰，其中720是无定形聚乙烯的吸收峰，730是结晶聚乙烯的吸收峰。由于实际聚乙烯很少是完全线型的，低密度聚乙烯有许多支链，因而在1378cm-1处能观察到甲基弯曲振动谱带。,亚甲基的平面摇摆振动特征峰：,2聚丙烯 聚丙烯个每两个碳就有一个甲基支链，因而除了1460cm-1的CH2弯曲振动外，还有很强的甲基弯曲振动谱带出现在1378cm-1。CH3和CH2的伸缩振动叠加在一起，出现了28003000 cm-1的多重峰。 聚丙烯图的另一个主要特点是在970和1155cm-1处呈现的CH2CH(CH3) 的特征峰。全同聚丙烯与无规聚丙烯的主要区别是，全同聚丙烯除上述五条谱带外，在841、998和1304cm-1等还存在系列与结晶有关的谱带，而无规聚丙烯不能结晶，故不存在这些谱带。,3聚苯乙烯 聚苯乙烯的红外光谱，其吸收峰很尖锐。聚苯乙烯图常作为标准谱图。 在30003100cm-1附近丰富的谱带，可分辨出2849、2923、3000、3025、3060和3082cm-1等锐锋。28003000cm-1的谱带是饱和CH或者CH2的伸缩振动，而30003100cm-1的谱带属于苯环上CH的弯曲振动。1493cm-1和1600cm-1的强峰是苯环的骨架振动。700和760cm-1是苯环上氢的面外弯曲振动，它们的倍频和组频出现在1670、1740、1800、1870相1940cm-1，都有力地证明了存在单取代苯。,高抗冲PS：添加丁苯橡胶或聚丁二烯，910和967两个峰增强到与1030、1070相当，967强峰表明存在反式丁二烯，1640出现峰表明存在不饱和键 ABS可以根据2240处出现氰基和967的C=C特征峰得到证实,4聚氯乙烯 2900cm-1附近的谱带说明CH2的存在。由于受到邻近氯原子的影响，CH2的弯曲振动从1460cm-1向低频位移至1430cm-1，同时强度增加。1250的CH弯曲振动和1330cm-1的CH弯曲与CH2摇摆的合频振动，也由于有氯原子在同一碳原子上而得到增强。 在600700cm-1内出现CCl伸缩振动的吸收峰是另一个显著特征。此外在960cm-1，有CH2面内摇摆谱带，在1100cm-1有CC伸缩振动谱带。,5聚四氟乙烯 四氟乙烯的红外光谱在11001250cm-1有23条极强的谱带，这是CF2的伸缩振动。有时在2350cm-1可观察到它们的倍频。500-640cm-1内有一系列谱带，来源于C-F变形振动。,6聚乙烯醇 聚乙烯醇的特征是，在30003500cm-1内有能形成氢键的OH伸缩振动强吸收峰。在1100cm-1附近有二级醇羟基CO伸缩振动吸收峰。,7聚醋酸乙烯 由羰基伸缩振动产生的1740cm-1谱带最强。而最特征的是位于1020和1240cm-1的两谱带，分别属于酯基和OCH的伸缩振动，两者和1740cm-1谱带结合起来可指示酯类的存在。位于1370cm-1谱带是甲基的变形振动，由于和羰基相连而使强度显著增加，可以指示醋酸酯的存在。 在聚醋酸乙烯中由于含氧基团的谱带强度极大，使2900cm-1附近的CH2伸缩振动谱带变得很弱。,EVA,8聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA的红外光谱，特征谱带是1730cm-1的C=O伸缩振动以及1150、1190、1240、1268cm-1的C-O-C伸缩振动。 这四个峰的低波数侧有一个1060cm-1的小峰，这是间同立构峰，虽然样品是无规立构体，但是总含有少量间同立构体。 2900cm-1附近甲基和次甲基的伸缩振动有明显的多峰，可以观察到较高波数的CH3峰比较低波数的CH2峰高，而且按结构单元中氢原子数目它们的强度比大致为3:1。,9聚丙烯腈 最特征的谱带是2240cm-1的CN伸缩振动。在共聚物中这一锐峰也是识别有否腈基的最好标志。此外，1447cm-1的CH弯曲振动也是比较尖锐的强谱带。,10聚甲醛 特征谱带是900和935cm-1的很强的双峰，来自COC的伸缩振动与CH2摇摆振动的合频。,11聚乙二醇 特征谱带是10801150cm-1的强吸收峰，归属于C-O-C伸缩振动，在3200-3600cm-1范围内的吸收是形成氢键的端羟基的伸缩振动引起的。,12聚对苯二甲酸乙二醇酯 特征谱带有三个，1730cm-1处的羰基伸缩振动。1130和1260cm-1处的COC伸缩振动，它们共同表明酯类的存在。1130和1260cm-1处强度相似的两个强峰是对苯二甲酸基团的待征峰。700900cm-1区有丰富的吸收峰说明存在苯环。730cm-1是对位双取代苯环上的氢的面外弯曲振动吸收，虽然不很典型，但也是对苯二甲酸基团的另一个证据。830cm-1谱带属于芳环上两个相邻的CH的面外弯曲振动。苯环在14501620cm-1区间内还应有多个吸收峰。3540cm-1弱谱带来自未反应羟基的伸缩振动。,芳香酸脂肪酯：1720，C-O出现在1130、1260， 脂肪酸脂肪酯：1735-1740，CO出现在1170,PET与其他芳香酯的C=O吸收相同，区别在于CO吸收和苯环CH的面内或面外振动,13.尼龙 尼龙66的红外光谱。其中酰胺基团非常特征的三条谱带： 1640cm-1(酰胺1谱带) 羰基伸缩振动,14聚碳酸酯 最强峰出现在1240cm-1，属CO的伸缩振动，与1780cm-1（芳酯羰基）处羰基伸缩振动的吸收共同指示酯类。 1450-1620cm-1区间的吸收峰表明存在苯环。 另一个特征是830cm-1有CH弯曲振动的中等吸收（对位取代苯）。,PC 聚丙烯酸酯 PET,15.硝酸纤维素 硝酸酯的特征谱带是1285、1660和845cm-1。同时应当存在纤维素的谱带，即1050cm-1强峰及周围的一系列肩峰以及3400cm-1附近的宽峰，归属CO相OH的吸收。,16酚醛树脂 用六亚甲基四胺固化的线型酚醛树脂的红外光谱图。3350和1230cm-1分别对应于酚羟基和芳香族醚键的吸收。1600cm-1双峰是苯环骨架的振动。760和820cm-1的双峰表明左要是邻、对位连接。六亚甲基四胺在1000cm-1处有尖锐的峰。,17脲醛树脂 1640cm-1的峰是二级酰胺的羰基伸缩振动吸收峰，即酰胺I带。1530cm-1和1270cm-1都是NH和CN振动的组合吸收。交联生成的COC的伸缩振动位于1040cm-1处，N-CO-N基团的弯曲振动位于655cm-1处。,19环氧树脂 双酚A型环氧树脂的红外光谱。由于具有芳香结构，其谱带十分丰富。 830cm-1谱带归属于对位取代苯环上两个相邻氢原子的面外弯曲振动，极具特征性。 1250cm-1谱带对应于苯醚的吸收，1040cm-1谱带对应于脂肪族醚的吸收。915cm-1谱带是由于端环氧基的吸收而产生的，可用来测定未反应的环氧基数量。1360和1380cm-1处一对双峰来自于双酚A中的甲基的对称弯曲振动。,其他典型红外谱图,ABS,丁腈胶,丁苯胶,1，2加成聚丁二烯,HDPE,LDPE,SIS,SBS,乙丙共聚物,（二 ）按高分子元素组成分析,1. 无可鉴别元素的高分子 (1)只含碳和氢的高分子 所有饱和烃高分子都在2940cm-1左右和14301470cm-1出峰(经常是多峰)，大多数烃还含有甲基，在1370cm-1左右有吸收。环烷烃没有特殊的规律，只是在7701430cm-1范围内有只几个中强的锐峰。 不饱和烃除 外，都在6701000cm-1有特征峰可用于鉴别。这些谱带可用来区别聚烯烃和聚二烯烃。但由于这些谱带受邻近基因的影响很大，所以利用价值有限。,芳烃在670900cm-1有一些相对较强的峰，对表征苯环及各种取代苯环，它们用于鉴定烃基苯、氯代苯酚都很可靠。但对另一些化合物，特别是苯核与羰基共轭时，这些峰会有些变化而失去可靠性，虽然仍可以由此确定芳烃。多数芳烃在14301670cm-1有若干弱的锐峰，是苯环骨架振动的吸收。在1600-2000cm-1内，对应于不同的取代苯类型会出现一系列弱的但很特征的谱带，归属于苯环上CH面外弯曲振动的倍频与合频(见图7-25。) 只含碳和氢的高分子可能出现的谱带汇总于表74和75。,（2）含碳、氢、氧的高分子 含羰基的高分子 虽然15501825cm-1内的CO伸缩振动峰作为含羰基高分子的主要证据，其他波数的证据也是必须的(见表76)。 脂肪酯与醛酮难以区分，它们的碳基峰位置差别很小。许多醛和酮在910-1330cm-1有强的吸收峰，但易与酯的CO吸收峰相混淆。 在酸中由于羧基形成很强的氢键，使得羟基在3330cm-1的峰难以观察。酸的证据只有CH在2900cm-1的峰加宽，以及CO峰向低波数位移。,含羟基的高分子 羟基吸收峰在3130-3700cm-1区域内。对于任何情况下都不形成氢键的“自由”状态羟基，在3570-3700cm-1有宽峰。多数羟基化合物的分子间会形成氢键，从而在3130-3570cm-1出现强的宽峰。 这类化合物若在惰性溶剂的稀溶液中测定，羟基峰变得很锐利，且落入3570-3700cm-1的范围。如果在稀溶液中测定也没有变化，说明羟基与分子的其他极性基团形成氢键，羟基间不存在氢键。形成分子内氢键时羟基吸收峰是3130-3570cm-1的锐峰。含羟基高分子的谱带于表7-7。,醚类高分子 在910-1330cm-1范围出现最强吸收峰的化合物可能是醚。但脂肪醚易与醇混淆，芳香醚类似于酚改某些芳香酯，在确定之前必须证实是否有碳基和羟基的存在。,2.含氮高分子 许多含氮基团有特征峰，但以下结构没有特征吸收：NN和 从而使偶氮化合物和叔胺的图分析产生困难。 （1）酰胺基团 二级酰胺在1560-1640cm-1有两个强度相等的峰，是图的主峰。8301670cm-1间的峰是复杂的，一般聚酰胺在这个区域有很多峰，峰的位置和强度受结晶态的影响较大。一级酰胺只在1640cm-1附近有一个峰，通常形状复杂但非常强。 (2)聚酰亚胺 聚酰亚胺最有用的吸收峰是酰亚胺环上的羰基的1720和1780cm-1双峰。1780是弱的锐峰。,（3）聚酰胺酰亚胺 它的谱图酰胺和酰亚胺的吸收峰并存。因而在1670cm-1附近有四个强峰表明未知物是聚酰胺酰亚胺，很可靠。 （4）聚氨酯 存在二级酰胺的一对峰，但位置在1540和1690cm-1。 （5）腈类和异氰酸酯 这两类基团都在2270cm-1附近有一个特征峰，此峰离其他峰较远，较易识别。但这两类基团间的区别是困难的，差别表现在异氰酸酯的峰很强，约是腈类的100倍，形状也经常是双重的或不规则的。 （6）其他含氮高分子 共价硝酸酯和硝基化合物产生易识别的峰(见表78) 含氮基团的特征谱带汇总在表78。,4.含氯高分子 CCl产生中强、常常比较宽的峰，但位置变化太大而用处有限。聚偏二氯乙烯的CCl2基团在1060cm-1的强峰很有用，在结晶聚合物中分裂成锐利的双峰，是很有意义的特征峰。含氯高分子的谱带列于表79。,5含硫、磷或硅的高分子 SS、SC没有持征峰，SH峰也很弱。但SO峰很强，例如在高聚物中遇到的硫酸盐、二芳砜、磺酰胺等的峰都是根强的。11101250cm-1间的强峰可以说明硫的存在。如果化学试验发现有氮，则在1320cm-1处应有吸收峰、表明是磺酞胺。 和硫类似，磷的有用的吸收峰来自PO键。PH基团是例外，在2380cm-1附近有中强的特征峰。磷在高分子常以磷酸酯的形式存在。其POC基团在970cm-1有吸收，在1030cm-1，有一个更强且更宽的峰。 硅出现许多有用的吸收峰。SiH峰在2170cm-1非常突出，很易识别。SiO在1000-1110c