高聚物红外光谱分析制样方法的改进

1、第 20卷 , 第 2期 光谱实验室 V o l . 20, N o . 2 2003年 3月 Ch inese J ou rna l of S p ectroscopy L abora tory M arch , 2003高聚物红外光谱分析制样方法的改进刘立军姜 恒 (, , 提出了一些改进的制样方法 。通 , 改进的制样方法所测谱图同 A TR 法以及常规制样方法所测谱图基本一 致 , 、 省时 、 成本低 、 弥补了常规制样方法的不足 。关 键 词红外光谱 , KB r 压片 , 浸渍 , 高聚物 。中图分类号 :O 657. 33文献标识码 :B 文章编号 :100428138(200

2、3 02202012041前言红外光谱在聚合物分析和鉴定中有着极为重要而又非常广泛的应用 。 聚合物红外光谱分析中 非常关键的一步是样品的制备 , 红外光谱的质量在很大程度上取决于制样方法 。 聚合物的一般制样 方法有以下 4种 1:(1 浇铸薄膜法 , 是在一定条件下将聚合物溶解于适当的溶剂中 , 然后将样品 溶液滴在适当的载体上 , 挥发掉溶剂 , 将膜取下 , 制得样品膜 。 这是一种最常用的制样技术 , 但此法 揭膜困难 , 而且还可能由于铸膜引起分子取向和晶形的改变 。 若是在盐窗上成膜 , 虽可直接用于测 定 , 但盐窗比较昂贵 , 稍微使用不当就容易破裂 ; (2 热压薄膜法 ,

3、 是将样品放在模具中加热到软化 点以上或熔融后再加压力压成厚度合适的薄膜 。 由于此法要求在一定的热压装置和较高的温度条 件下进行 , 在制样过程中 , 某些聚合物会因受热而氧化 , 或者在加压时产生定向 , 从而使光谱发生某 些变化 ; (3 KB r 压片法 , 是将高聚物样品研细后和 KB r 粉末混研 , 待样品与 KB r 混合均匀 , 装入 模具内放在油压机上加压 , 使之成为透明的晶片 。 但多数高聚物难于直接研成很细的粉末 , 因此难 于制作 KB r 晶片 ; (4 切片法 , 用于不能采用溶解 、 熔融或加压等手段改变其物理状态的高聚物样 品的制备 。 此法关键是要掌握切削

4、技巧 , 正确选择切削条件 。 其他方法如溶液法 、 悬浮法在聚合物 鉴定中很少使用 。针对上述各种方法的优点和不足 , 本文提出了一些改进措施 :将空白 KB r 压片浸渍于用低沸 点有机溶剂溶解的高聚物的溶液中 , 挥发掉有机溶剂制样来代替浇铸薄膜法 , 或者可以省去揭膜操 作 , 或者可以减少对盐窗的损耗 ; 在用 KB r 压片法制样的过程中 , 对于难以粉碎的样品 , 可以借助 砂纸 、 锉刀或锋利的刀片将高聚物制成很细的粉末 。 上述制样方法在已知的制样方法文献中均没有 报道 2, 3。 联系人 , 电话 :(0413 6666208; E 2m ail :h jiang 78ho

5、 tm ail . com作者简介 :刘立军 (1980 , 女 , 吉林省梅河口市人 , 在读硕士研究生 , 研究方向为催化剂合成及其红外光谱的表征 。收稿日期 :2002209225 2实验部分2. 1仪器及其参数设置采用 Perk in 2E l m er 公司的 Spectrum TM GX 傅里叶变换红外光谱仪 , 中红外 D T GS 检测器 , 测 定范围 4000 400c m -1, 扫描次数 16次 , 分辨率 4c m -1。2. 2测试样品高抗冲聚苯乙烯 (H IPS ; 丁二烯 2苯乙烯共聚物 ( ; 2 ; 饮料瓶 ; 窗体防寒隔热材料 ; 变压器上的绝缘板 。2.

6、 3实验方法分别以苯 、 H S 配成浓度为 1% 20%的溶液 。, 不宜放置时间过长 , 最好即压即用 。 2. 3. 1将配好的 H IPS 的溶液滴在 KB r 窗片上 , 待溶剂挥发后 , 连同池窗片一起进行红外光谱测量 。 以同样方法绘制 SB S 和 EVA 的红外光谱图 。2. 3. 2空白 KB r 压片浸渍法将空白 KB r 压片浸渍于配好的 H IPS 溶液中 , 取出 , 先在室温下进行缓慢蒸发 , 以免在膜上留 下气孔 , 当膜固化时再在红外灯下除去残留的溶剂 , 用于测定 。 以同样方法绘制 SB S 和 EVA 的红 外光谱图 。2. 3. 3改进的 KB r 压

7、片法借助砂纸 、 锉刀或锋利的刀片等工具将饮料瓶制成很细的粉末 , 在玛瑙研钵中将其与 KB r 粉 末混合研匀 , 装入模具内放在油压机上加压成型 , 使成为透明的晶片 , 测绘其光谱 。 用同样方法对 H IPS 、 窗体防寒隔热材料及变压器上的绝缘板制样 , 绘制红外光谱图 。2. 3. 3衰减全反射法调整 A TR 附件反射镜的角度 , 使得输出到检测器的输出能量达最大值 , 入射角为 45, 在饮料 瓶上较平整的部位剪下一小块 , 将其紧压在 ZnSe 晶片上 , 测其红外光谱 。3结果与讨论分别将图 1、 图 2、 图 3中空白 KB r 压片浸渍法所测谱图与浇铸薄膜法所测谱图进行

8、对比 , 可 以看出 , 两种方法所测谱图基本一致 , 也就是说 , 可以采用空白 KB r 压片浸渍法对样品进行定性分 析 。 但采用浇铸薄膜法制样 , 若在成膜介质上铸膜 , 则膜的揭取比较困难 ; 若在 KB r 窗片上铸膜 , 虽 不用揭膜 , 但其窗片容易受到水或水蒸气的侵蚀 , 当水被它的表面所吸收时 , 使样品透过率降低 , 并 且不大容易清除样品在其表面留下的最后痕迹 3, 亦即盐窗维护起来相当不易 。 现在采用空白 KB r 压片浸渍法制样 , 或者避免了揭膜的繁琐过程 , 或者减少了对晶体盐窗的损耗 。 分别将图 4、 图 5、 图 6所测结果在标准谱库中进行检索 , 可知

9、 , 变压器上的绝缘板是以木粉为填料的三聚腈胺甲醛树 脂 ; 防寒隔热材料的成分是聚己内酰胺 ; 饮料瓶成分是聚对苯二甲酸乙二酯 。 由图 6中两种方法所 测图谱进行对比可以看出 , (a 和 (b 两光谱的峰形和频率相似 , 都能达到定性分析的要求 。 而且 A TR 法节约了制样时间 , 大大加快了样品分析速度 , 同时还是一种无损分析方法 , 不破坏待测样 品 。至于 (a 的高波数区吸收带强度比 (b 弱 , 而低波数区的吸收带强度与 (b 相近 , 是由于 A TR 法 是在选定的入射角和样品的条件下进行光谱扫描 , 短波长光的穿透深度小 、 吸收弱 , 而长波长光的 202光谱实验

10、室 第 20卷 穿透深度大 、 吸收强的缘故 4 。图 1 EVA 的红外谱图a 浇铸薄膜法 ; b 图 2 SBS 的红外谱图 a 空白 KB r 压片浸渍法 ; b 浇铸薄膜法 。图 3 H IPS 的红外谱图a 空白 KB r 压片浸渍法 ; b 浇铸薄膜法 。 图 4 KB r 压片法所测变压器上绝缘板的红外谱图图 5 KB r 压片法所测防寒隔热材料的红外谱图 图 6饮料瓶的红外谱图a A TR 法 ; b KB r 压片法 。总之 , 空白 KB r 压片浸渍法比浇铸薄膜法操作简单 、 快速 。 但浸渍法也有它的局限性 , 有些样 品无法用低沸点有机溶剂溶解 , 还得用 KB r

11、压片法制样 , 通常的做法是借助干冰或液氮使样品冷 却变硬后再研磨 5, 此法不易操作 , 且干冰和液氮成本较高 ; 而按本文所提出的借助砂纸 、 锉刀或锋 利的刀片等工具将高聚物制成很细的粉末 , 则简化了操作过程 , 降低了成本 , 克服了常规粉碎技术 的不足 , 扩大了 KB r 压片法的应用范围 。 A TR 虽是一种最简便的红外测试方法 , 但往往信号强度 较低 , 获得的有用信息偏少 , 在细微结构的分析上不如其他制样方法有利 。 本文提出的改进方法为 实际工作中进行高聚物的红外光谱分析带来了方便 。参考文献1王正熙 . 聚合物光谱分析和鉴定 M . 成都 :四川大学出版社 , 1

12、989. 40 43.2谢狄霖 , 陈忠 . 高聚物红外光谱分析的试样制备 J . 分析仪器 , 2001, (3 :45 46.3王忠友 , 吴建华 . 热塑性聚合物红外定性分析快速制样方法的研究 J . 分析测试学报 , 1999, 18(2 :77 78.4英 R . G . J . 密勒 , B . C . 斯特斯 . 红外光谱学的实验方法 M . 北京 :机械工业出版社 , 1985. 137 138.302第 2期 刘立军等 :高聚物红外光谱分析制样方法的改进5陈允魁 . 红外吸收光谱法及其应用 M . 上海 :上海交通大学出版社 , 1993. 58.An I m proved

13、Sam ple Prepara tion M ethod for the Ana lysis of Poly m ers by I nfrared SpectroscopyL I U L i 2Jun J I AN G H eng G ON G Hong S U T T(L iaon ing U n iversity of P etroleum and Che m ica l T , F L iaon R ina Rou tine p rep arati on p fo r I R analysis are in troduced , the deficien 2 cies of them e

14、 odified p rep arati on m ethods are suggested . It is found that the m si m p le and rap id and overcom e the deficiencies of conven ti onal p reparati on m .Key words I R Sp ectro scop y , KB r Pellet , D i pp ing , Po lym er .本刊论文发表的正常周期 :2 6个月 您的发明创造得到 “优先权” 荣誉的必要保障 缩短论文发表周期 , 是尽早实现学术论文的社会效益的前提

15、, 也是作者创造性劳动得到尊重 、 为其在世界 上取得 “优先权” 荣誉的必要保障 , 因为发明创造的 “优先权” 通常是以出版时间为准的 。 因此 , 本刊在严格保 证质量的条件下 , 把尽快发表作者的论文 , 视为自己的神圣职责 。符合 “ 光谱实验室 投稿须知” (见本刊 1994-2003年每年第 1期 、 特别是其中第 4 7项要求 , 是保证 论文质量不可缺少的条件 。 如果您希望论文早日发表 (如 2 6个月 , 请务必按 “须知” 写稿 。如果来稿附有同行专家评语及单位推荐信 , 论文还可以更快发表 (0. 5 2个月 。来稿请用 W o rd 或北大方正排版 , 用电子邮件发到本部电子信箱 E 2m ail :1 gp sys 263. net ; 2 gp sys 81 citiz . net ; 3 gp ss ch inaj ournal . net . cn ; 4 gp sys peri odicals . net . cn 。 为避免电子邮件发生故障而延误收 稿 , 请作者发了电子邮件后 , 要打电话通知编辑部 , 以便及时查询 ; 在尚未开通电子邮件业务的情况下 , 作者也 可