聚合物结构分析知识点

本文格式为Word版，下载可任意编辑——聚合物结构分析知识点一、名字解释

1、红外光谱中基因特征频率:

通过把各种化合物的谱图对比发现，具有一致官能团的一系列化合物近似有一个共同的吸收频率范围，寻常把这种能代表某种基团存在并有较高强度的吸收峰，称为基团的特征吸收峰。这个峰所在的频率位置称为基团的特征吸收频率。

2、官能团区：在红外光谱中，寻常划分两个主要的区域，在1300—4000cm-1范围内，基团和频率的对应关系比较明确，对于确定化合物中的官能团很有帮助，这个区域称为官能团区。

3、指纹区：在400-1300cm-1范围内，谱图上会出现大量的谱带，其特征归属不完全符合规律，但是一些同系物或者结构相近的化合物，在这个区域的谱带往往存在一定的区分，可以加以区别，宛如人的指纹，因此寻常被形象地称为指纹区

4、透过率：记录原始光强在通过样品后透过光的强度变化百分比5、吸光度：记录样品吸收的红外光强度

6、红外二向色性：当红外光通过偏振器后，得道电矢量只有一个方向上的偏振光。这束光入射到取向的聚合物材料上，当基团振动的偶极距变化的方向与偏振光电矢量方向平行时，产生最强的吸收强度；反之假使二者垂直，则产生最小的吸收（几乎不产生吸收），这种现象称为红外二向色性。

7、衰减全反射：当光线由折射率高的晶体（光密介质）入射到折射率低的晶体（光疏介质）时，假使入射角大于临界角，光线在界面上发生反射，光线在界面上穿透一定的深度反射回来，假使界面上的物质对入射的光线有吸收，则反射的光能量就会发生衰减，这种现象被称为衰减全反射。

8、光声效应：物质吸收一定频率的光能后，由激发态通过非辐射过程跃迁到低能态时，会产生同频率的声波（光声信号），这种效应即为光声效应。

9、拉曼散射：拉曼散射为散射光谱，当一束频率为v0的入射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大部分可以透过，大约有0.1%的入射光与样品分子之间发生非弹性碰撞，即在碰撞时有能量交换，这种光散射称为拉曼散射。

10、瑞利散射：若发生弹性碰撞，即俩者之间没有能量交换，这种光散射称为瑞利散射。

11、斯托克斯线：在拉曼散射中，若光子把一部分能量给样品分子，得道的散射光能量减少，在垂直方向测量到的散射光中，可以检测频率为v0—△E/h的线，称为斯托克斯线，假使他是红外活性的话，△E/h的测量值与激发该振动的红外频率一致

12、反斯托克斯线：若光子从样品分子中获得能量，在大于入射光线频率处接收到的射线，则称为反斯托克斯线。

13、拉曼位移：斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光频率之差为拉曼位移。

14、核磁共振：处于静磁场中的核自旋体系，当其拉莫尔运动频率与作用于该体系的射频场频率相等时。所发生的吸收电磁波的现象称为核磁共振。

15、拉莫尔进动：在磁场中，自转核的赤道平面也因受到力矩作用而发生偏转，其结果是核磁距围着磁场方向转动，这就称为拉莫尔运动。

16、NMR中的屏蔽作用：当原子核处于外磁场中时，核外电子运动要产生感应磁场，核外电子对原子核的这种作用就是屏蔽作用。

17、化学位移：当共振频率发生了变化，在谱图上反映出了谱峰位置的移动，这称为化学位移。

18、耦合常数：通过成键电子间的传递，形成相离质子之间的自旋—自旋耦合，而导致自旋—自旋分裂。分裂峰之间的距离称为耦合常数。

19、动态力学热分析：测量材料在一定温度范围内动态力学性能的变化。

从分子运动和变化的角度看蠕变过程包括三种形变：普弹形变、高弹形变、塑性形变

20、普弹形变：当高分子材料受到应力作用时，分子链内部键长和链角立刻发生变化，这种变化是很小的，称为普弹形变。

21、高弹形变：当外力作用时间和链段运动所需要的松弛时间有一致的数量级时，链段的热运动和链段间的相对滑移使卷曲的分子链逐渐伸展开来，这种形变值很大，称为高弹形变。

22、塑性形变：假使分子间没有化学交联，当外力作用时间与整个分子链的松弛时间有一致的数量级时，

则会产生分子间的相对滑移，称为塑性形变。23、损耗因子：损耗角正切.

24、吸收衬度：高分子电镜图像的衬度主要是吸收衬度，取决于样品各处参与成像的电子数目的区别，电子数目越多，散射越厉害，透射电子就越少，从而图像越暗。25、表面形貌衬度：主要是样品表面的凹凸决定的。

26、原子序数衬度：指扫描电子束入射式样时产生的背景电子、吸收电子、X射线，对微区内原子序数的差异相当敏感，而二次电子不敏感。

27、焦深：焦深大意味着能使不平整性大的表面上下都能聚焦。二、填空及解答

1、聚合物的取向度、结晶度、交联度、本体粘流行为分别可以用哪些方法来测试测定取向度的方法有双折射法、X射线衍射、圆二色性法、红外二色性法；

测定结晶度的方法有X射线衍射法、电子衍射法、核磁共振吸收、红外吸收光谱、密度法、热分析法；测定交联度的方法有溶胀法、力学测量法；

测定本体粘流行为有旋转粘度计、熔融指数测定仪、各种毛细管流变仪。

2、要求记住划分成光谱区的电磁总谱，知道不同光谱法研究的是分子中的哪一种运动形式。波长及其分区运动形式2×105um1000252750400100.01无线电波区核自旋微波区电子自旋分子转动远红外区分子转动及晶体的晶格振动中红外区分子基频振动近红外区主要涉及O-HN-HC-H键振动的倍频及合频吸收光谱法核磁共振普微波光谱顺磁共振光谱远红外光谱红外光谱近红外光谱可见光和紫外光谱X射线光谱γ射线光谱可见光区紫外区X射线区内层电子跃进γ射线区核反应外层电子跃进3、多晶X射线衍射仪在聚合物结构分析中有哪些应用物相分析、结晶度测定、取向测定、晶粒尺寸测定。

4、聚合物相对分子质量的测定方法有哪些？分别可以测定哪些类型的分子量

相对分子质量的测定方法有溶液光散射法、凝胶渗透色谱法、粘度法、扩散法、溶液激光小角散射法、沸点升高法、端基滴定法。

相对分子质量分布的测定有凝胶渗透色谱、熔体流变行为、分级沉淀法、超速离心法。绝对数均：端基滴定法、沸点升高法、气相渗透压法、、渗透压法、扩散法、凝胶渗透色谱法、绝对质均：溶液光散射法、溶液激光小角散射法、超速离心法、凝胶渗透色谱法、黏均相对分子量：粘度法、凝胶渗透色谱法、

5、要记住羟基及羰基在红外光谱中出现的波数范围羟基在红外光谱中出现的波数范围：3200—3650cm-1羰基在红外光谱中出现的波数范围：1650—1900cm-1

6、要会用氢谱推测简单化合物的结构。注意积分面积比、位移峰分裂数目、及位移大小。1

H-NMR谱图可以给我们提供的主要信息是：

①化学位移值-确认氢原子所处的化学环境，即属于何种基团②耦合常数-推断相邻氢原子的关系与结构

③吸收峰的面积-确定分子中各类氢原子的数量比

7、要知道可以根据哪些性能的变化来研究聚合物的分子运动，都有哪些仪器。主要有四种类型：体积的变化、热力学性质、力学性质的变化、电磁效应测定体积的变化包括膨胀计法、折射系数测定法

测定热力学性质的方法包括差热分析方法、差示扫描量热法测定力学性质的变化的方法包括热机械法、应力松弛法测定电磁效应的方法包括测定介电松弛、核磁共振。

8、紫外和红外在化合物定性和定量分析中有哪些优劣

定性分析：由于高分子的紫外吸收峰寻常只有2～3个，且峰形平稳，因此他的选择性远不如红外光谱。而且紫外光谱主要决定于分子中发色和助色基团的特性，而不是整个分子的特性，所以紫外吸收光谱用于定性分析不如红外光谱重要和确凿。由于只有具有重键和芳香共轭体系的高分子才有紫外活性，所以紫外光谱能测定出的高分子种类受到很大局限，不过利用紫外光谱很简单将具有特征官能团的高分子与不具特征官能团的高分子相区别开来。

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定量分析：紫外光谱法的吸收强度比红外光谱法大的多，红外的ε值很少超过10，而紫外的ε值最高可

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达10～10，紫外光谱法的灵敏度（10～10mol/L），测量确凿度高于红外光谱法；紫外光谱法的仪器也比较简单，操作便利。紫外光谱法很适合研究共聚组成、微量物质和聚合反应动力学。9、用光散射如何标定聚合物粘度方程中参数κ和α的标定：

[?]?kM??两边对数lg[η]=lgκ+αlgMγ

聚合物的α值一般都在0.5～0.8之间，所以聚合物的质均相对分子质量与黏均相对分子质量比较相近。配置一系列单分散性的样品，用光散射法依次测定其值均相对分子质量，近视认为是黏均相对分子质量,用黏度法测定其黏度，以lg[η]～lgMγ做图，可以得到一条直线，外推直线得截距lgκ和斜率α。10、用X射线发如何对聚合物进行物组分析

X射线衍射物相分析的工作程序有两种：一、试验得到样品的衍射，然后将之与已知物相在一致试验条件下的衍射图直接比较，根据峰位、相对强度、样品结构已知信息等判别待定物相。二、试验得到待定样品的衍射图，求出各衍射峰对应的面间距di，然后结合各峰相对强度Ii/I0及试样结构已知信息等，在汇编标准中用di—Ii/I0。对照检索，定识物相。基本内容包括：区分晶态与非晶态、聚合物鉴定、识别晶体类型。11、哪些因素会影响聚合物的DSC曲线？是如何影响的

影响因素有：样品量-样品量少，样品的分别率高，但灵敏度下降，一般根据样品热效应大小调理样品量，一般3～5mg。升温速率-寻常升温速率范围在5～20℃/min。一般来说，升温速率越快，灵敏度提高，分别率下降。气氛-一般使用惰性气体，这样不会产生氧化反应峰，同时又可减少试样挥发物对检测器的腐蚀。

12、举出至少三种判定俩种聚合物是形成了共聚物或是共聚物的方法，如何判定DSC测定玻璃化转变温度Tg，假使是共混物会出现两个Tg，而共聚物只有一个。DMA动态力学分析，用Tg～～

TG失重曲线：共聚物的热稳定性介于俩种均聚物热稳定性之间，而且随组成比的变化而变化；而共混物的TG曲线，各组分的失重温度没有太大变化，各组分失重量是各组分纯物质的失重量乘以百分量叠加的结果。

13、举出至少三种判定两三种聚合物相容性好坏的方法，如何判定

DSC法：测定俩种聚合物的玻璃化温度，对共混体系只观测到单一的Tg其值介于纯组分之间，则可认为构成共混物的组分是相容的；反知DMA：测定聚合物的玻璃化温度Tg偏光显微镜P216红外光谱法

14、要知道凝胶渗透色谱的原理。凝胶渗透色谱中为什么要进行普适校正。如何进行普适校正。GPC对分子链进行分级的原理为体积排除。忽略了溶质和载体之间的吸附效应以及高分子在滚动相和固定相之间的分派效应，假设淋出体积仅仅是由高分子的分子尺寸和载体尺寸的大小决定。当高分子稀溶液通过多孔性凝胶固定相时，大尺寸高分子不能进到凝胶空洞中而被完全排阻，只能沿着多孔凝胶粒子之间的空隙通过色谱柱，首相从柱中被滚动相脱出来；中等大小分子能进入凝胶中的一些空洞中，但不能进入更小的微孔，在色谱中受到滞留，较慢的从色谱柱中被洗脱出来；小分子可进入凝胶的绝大部分孔洞，在柱中受到更强的滞留，会更慢的被洗脱出来。

在使用校正曲线进行相对分子质量计算时，理论上要求被测聚合物与标样具有一致的化学组成、化学结构

及组装结构。实际上很难做到，能够得到标准样品的聚合物种类十分有限，这时就需要使用普适校正。普适校正的原理是GPC对聚合物分子的分开是基于分子流体力学体积的排除。对于一致的分子流体力学体积，在同一个保存时间流出，即俩种柔性高分子链的流体力学体积相等。其数学表达式为[n]1Mr,1=[n]2Mr,2依据M-H方程

[?]?kM??得到

?11K1M??,1?K2M??,?2

然后查阅进行普适校正计算，对于不能查到的κ、α的聚合物，可以通过使用黏度-光散射-示差检测器联

用进行测量。

15、做电镜分析时对样品有什么要求？扫描电镜和透射电镜的一般制样方法是什么?

一个电镜样品首先必需满足以下三个要求：①由于电镜都在高真空中运行，只能直接测定固体样品。对于样品中所含水分及易挥发物质应预先除去，否则会引起样品爆裂并降低真空度。②样品必需清洁，由于高倍放大时，一颗尘埃也会放大成乒乓球那么大。③样品要有好的抗电子束强度，但高分子材料往往不耐电子损伤，允许的观测时间较短，所以观测是应避免在一个区域持续太久。

扫描电镜SEM制样方法：寻常将样品直接用双面胶粘纸贴在铝样品座上即可。为了使样品和铝座之间能导电，胶纸只能粘住样品与铝座之间面积的一半左右。

投射电镜TEM制样方法：样品(如纤维、薄膜等)时载在金属网上使用的，当样品比金属网小时（如很小的切片、颗粒、高分子单晶等）还必需有透明支持膜支撑，假使要观测高分子稀溶液、乳液和悬浮液等中的颗粒样品的形状、大小与分布，制样的关键是要使颗粒有良好的分散性、且不要太稀疏。具体的方法可以使用涂布法、喷雾法、包埋法等16、原子力显微镜的工作原理

原子力显微镜AFM的工作原理是将一个对微弱力极敏感的微臂一端固定，另一端有一个微小的针尖，针尖的尖端原子与样品表面原子间存在微弱的排斥力（10-8~10-6N），利用光学检测法，通过测量针尖与样品表面原子间的作用力来获得样品表面形貌的三维信息。

17、对于质谱，要会用M和M+1的相对丰度判定化合物中的碳数分子中各同位素峰相对丰度计算：(a+b)n=an+nan-1b+n(n-1)an-2b2/2!++bn

a为同一元素中轻同位素自然丰度，b为同一元素中重同位素自然丰度，n分子中该元素的原子数目例C2H6（100+1.08）2=1000+216+1.2

即