常見聚合物的紅外光譜

2024/9/15材料研究方法1常見聚合物的紅外光譜定性分析

1.六個(gè)區(qū)：Ⅰ區(qū)1800~1700cm-1：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亞胺等；Ⅱ區(qū)1700~1500cm-1：聚酰胺、三聚氰胺-甲醛樹脂；Ⅲ區(qū)1500~1300cm-1：飽和聚烴、極性基團(tuán)取代的聚烴；Ⅳ區(qū)1300~1200cm-1：芳香族聚密、含氯聚合物；Ⅴ區(qū)1200~1000cm-1：聚醚、醇類、含氯、含氮聚合物；Ⅵ區(qū)1000~600cm-1：取代苯、不飽和雙鍵和含氯聚合物以及含有硅和鹵素的聚合物。

2024/9/15材料研究方法21.

直接查對譜圖

(1)Hummel&Scholl,InfraredAnalysisofPolymers,ResinsandAdditives,AnAtlas,

⑵Afremow&IsaKson,InfraredSpectroscopy:ItsUseintheCoatingIndustry

⑶Colthup,Daly&Wiberley,IntroductiontoInfraredandRamanSpectroscopy

⑷Sadtler,單體和聚合物的紅外光譜圖2024/9/15材料研究方法31.

否定法

如果某個(gè)基團(tuán)的特征頻率吸收區(qū)，找不到吸收峰，我們就判斷樣品中部不存在該基團(tuán)。2024/9/15材料研究方法4對應(yīng)與否定法認(rèn)別光譜的特征基團(tuán)頻率2024/9/15材料研究方法5圖2未知聚合物的IR譜圖（否定法）

2024/9/15材料研究方法6

在1300cm-1波數(shù)以上，從高波數(shù)檢查起，可知不存在羥基、胺基、不飽和烴、氰基、異腈酸酯基和羰基，

在1000cm-1以下，僅有一對雙峰（731cm-1和720cm-1），由于不存在芳香族和烯類，因此只可能是n〉4的長鏈-(CH2)-n的吸收，

由于在1000-1300cm-1也沒有吸收，因此醚鍵也可以排除，最后，可能確定該未知聚合物可能是聚乙烯。

2024/9/15材料研究方法7圖3未知聚合物的IR譜圖（肯定法）

2024/9/15材料研究方法84．肯定法

⑴在3100-3000cm-1區(qū)域的譜帶是由芳環(huán)或烯類的C—H伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的。

⑵在3000-2800cm-1區(qū)域的譜帶是飽和烴化合物的吸收。

⑶2000-1668cm-1區(qū)域的一系列弱譜帶是對應(yīng)芳環(huán)

Ar-H

的倍頻和組頻的吸收。這些譜帶的位置和數(shù)目表明化合物中有單取代芳環(huán)的存在。

⑷760cm-1是芳環(huán)上的5個(gè)相鄰的質(zhì)子

Ar-H，進(jìn)一步證實(shí)有單取代芳環(huán)的存在。

⑸芳環(huán)的結(jié)構(gòu)還可由1600，1580，1500和1450cm-1譜帶證實(shí)。2024/9/15材料研究方法9⑹在1500-1400cm-1區(qū)域的譜帶與CH2或CH變形有關(guān)。

⑺965cm-1的譜帶歸屬與反式不飽和基團(tuán)的面外彎曲振動(dòng)。

⑻990-910cm-1的譜帶是和末端乙烯基有關(guān)，進(jìn)一步證實(shí)不飽和性。

⑼1640cm-1的譜帶是歸屬與C=C伸縮振動(dòng)，其強(qiáng)度較弱，說明不飽和雙鍵的含量不太高。

由上可知，化合物中包含單取代苯環(huán)，同時(shí)有反式雙鍵和末端雙鍵。樣品是聚合物，因此只要用少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行核對，證明未知物為苯乙烯-丁二烯共聚物。2024/9/15材料研究方法10圖4未知聚合物的IR譜圖（肯定法與否定法相結(jié)合）

2024/9/15材料研究方法115．肯定法與否定法相結(jié)合

在審視一張未知高聚物的樣品譜圖時(shí)，往往同時(shí)采用肯定法和否定法，即根據(jù)譜帶，一方面肯定某些官能團(tuán)的存在，一方面又排除某些結(jié)構(gòu)存在的可能。

根據(jù)基團(tuán)頻率的肯定法分析，看出存在著甲基、亞甲基及可能存在的次甲基，以及酯基官能團(tuán)。否定法發(fā)現(xiàn)，樣品中不存在胺、芳香烴、氰基、醇、酰胺、環(huán)及亞胺等結(jié)構(gòu)。查對烷烴酯類聚合物譜圖，證明該材料為聚丙烯酸丁酯。2024/9/15材料研究方法121．Polyethylene⑴低壓聚乙烯為線型結(jié)構(gòu)，一般含有烯類端基，在990和909cm-1出有兩條弱譜帶，分別歸屬與RCH=CH2中CH反式面外彎曲振動(dòng)及CH2面外彎曲振動(dòng)。⑵線型聚乙烯結(jié)晶度較高，在圖中還可看到其分裂較為明顯的雙峰。⑶高壓聚乙烯有較多的支鏈，主要是乙基和丁基側(cè)鏈，在1379cm-1處有甲基的對稱變形，振動(dòng)譜帶，同時(shí)在890和1080cm-1處也有弱譜帶。

2024/9/15材料研究方法132024/9/15材料研究方法142. Polypropylene⑴

3000-2800cm-1區(qū)域多重疊合的CH2，CH，CH3中的C—H

伸縮振動(dòng)；⑵1462cm-1附近的CH2和CH3的彎曲振動(dòng)；⑶1380cm-1附近的CH3彎曲振動(dòng)。⑷1230、1199、1131cm-1

間規(guī)PP非晶帶。2024/9/15材料研究方法152024/9/15材料研究方法163．Polystylene⑴

3103-3000cm-1區(qū)域的譜帶是由芳環(huán)的C—H伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的特征帶。⑵

3000-2800cm-1區(qū)域的譜帶是由CH2或CH上的

C-H伸縮振動(dòng)。⑶

2000-1680cm-1區(qū)域是PS特有的一系列較弱譜帶，它們是對應(yīng)芳環(huán)

Ar-H的倍頻和組頻的吸收。這些譜帶的位置和數(shù)目表明化合物中有單取代芳環(huán)的存在。⑷

1601cm-1是苯環(huán)的骨架伸縮振動(dòng)，由于一個(gè)氫被取代，原有的苯的對稱性被破壞，振動(dòng)時(shí)分子偶極距變化增大，所以譜帶很強(qiáng)。

757及699cm-1處的譜帶，歸屬與苯環(huán)的5個(gè)相鄰碳上質(zhì)子的面外伸縮振動(dòng)，是典型的單取代苯的特征譜帶。

2024/9/15材料研究方法172024/9/15材料研究方法185．肯定法與否定法相結(jié)合

在審視一張4．Poly（vinylacetate）

⑴ 1740cm-1的最強(qiáng)譜帶，是羰基伸縮振動(dòng)的吸收；

⑵ 1240和1020cm-1的兩條譜帶是PVAc最特征的吸收譜帶，歸屬與-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸縮振動(dòng)；

⑶ 1370cm-1的譜帶歸屬于甲基的變形振動(dòng)。由于相連羰基的加強(qiáng)，使得它比亞甲基的變形振動(dòng)譜帶強(qiáng)得多。

2024/9/15材料研究方法192024/9/15材料研究方法205.PVC(1)1250和1340cm-1的較強(qiáng)譜帶，歸屬于C—H彎曲振動(dòng)，由于它與氯原子連接在同一碳原子上，使其吸收強(qiáng)度大大增強(qiáng)；

(2)1430cm-1的強(qiáng)譜帶歸屬于CH2的變形振動(dòng)，和正常CH2的變形振動(dòng)頻率（~1475cm-1）比較，譜帶向低頻方向位移了約45cm-1，同時(shí)強(qiáng)度顯著增加，這也是受氯原子的影響所造成的；⑶800-600cm-1有一些較寬、較強(qiáng)的譜帶，彼此重疊在一起，它們是C—Cl伸縮振動(dòng)的吸收；⑷1100cm-1處的譜帶是C—C伸縮振動(dòng)的吸收；⑸960cm-1處的譜帶是CH2面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收。

2024/9/15材料研究方法212024/9/15材料研究方法22

圖10PMMA、PAN、PVA

2024/9/15材料研究方法236．MMA、PAN、PVA

在審視一張4．Poly（vinylacetate）⑴1740cm-1的最強(qiáng)譜帶，是羰基伸縮振動(dòng)的吸收；

⑵1240和1020cm-1的兩條譜帶是PVAc最特征的吸收譜帶，歸屬與-COOH3，中的-COO-和-O-CH-的伸縮振動(dòng)；⑶1370cm-1的譜帶歸屬于甲基的變形振動(dòng)。由于相連羰基的加強(qiáng)，使得它比亞甲基的變形振動(dòng)譜帶強(qiáng)得多。

2024/9/15材料研究方法247．PET⑴ 1730cm-1的最強(qiáng)譜帶，是羰基伸縮振動(dòng)的吸收；⑵ 1265和1110cm-1的兩條譜帶歸屬于-COOC-上C-O的伸縮振動(dòng)。上述譜帶證明該聚合物為聚酯；⑶3000~2800cm-1及1450~1350cm-1區(qū)域的譜帶是由

CH2振動(dòng)引起的；⑷3100~3000cm-1區(qū)域的譜帶是由芳環(huán)上的C-H伸縮振動(dòng)引起的；⑸730cm-1處的譜帶是面外彎曲振動(dòng)吸收；⑹873cm-1處的譜帶歸屬于芳環(huán)上兩個(gè)相鄰的CH變形振動(dòng)；⑺1620~1450cm-1間的譜帶較弱，可能與分子對稱性有關(guān)；⑻3540cm-1處的譜帶是未反應(yīng)羥基O—H伸縮振動(dòng)引起的。2024/9/15材料研究方法252024/9/15材料研究方法268.UP

⑴1735cm-1的最強(qiáng)譜帶，歸屬于酯的羰基伸縮振動(dòng)；

⑵1275cm-1的C—O伸縮振動(dòng)證實(shí)酯基存在；

⑶3100~3000cm-1的譜帶為不飽和=C-H伸縮振動(dòng)；

⑷1460cm-1譜帶為直鏈C=C伸縮振動(dòng)；

⑸1600，1500和1490cm-1譜帶為芳環(huán)的C=C伸縮振動(dòng)吸收引起；

⑹740cm-1為鄰二取代的四個(gè)相鄰氫面外彎曲振動(dòng)譜帶；

⑺710cm-1的為芳環(huán)骨架彎曲振動(dòng)譜帶；

⑻750~790cm-1之間的譜帶，加上上述兩個(gè)譜帶，構(gòu)成典型的鄰苯二酯的光譜特征；

2024/9/15材料研究方法272024/9/15材料研究方法289.PA

⑴1640cm-1的最強(qiáng)譜帶，是酰胺基的羰基伸縮振動(dòng)的吸收，即酰胺Ⅰ帶；

⑵1560cm-1次強(qiáng)譜帶，是N—H彎曲振動(dòng)和C—N伸縮振動(dòng)的組合吸收，即酰胺Ⅱ帶；

⑶3090cm-1譜帶是酰胺Ⅱ帶的倍頻；

⑷1260cm-1區(qū)域的譜帶也是由C—N—H振動(dòng)產(chǎn)生的，酰胺Ⅲ帶；

⑸690cm-1譜帶歸屬于N-H面外搖擺振動(dòng)。

2024/9/15材料研究方法292024/9/15材料研究方法3010．Epox

⑴ 830cm-1譜帶是對位取代苯環(huán)上兩個(gè)相鄰氫原子的面外彎曲振動(dòng)吸收。

⑵ 915cm-1譜帶是鏈端環(huán)氧基的吸收。

2024/9/15材料研究方法3111．聚甲基硅氧烷

⑴