第一章与第二章上课-3.ppt

材料研究方法与测试技术 路胜利 　　聚合物结构分析的方法很多，对于分析不同尺度大小 的聚合物结构单元，应选用适当的测试工具和分析方法。 测定链结构的方法：紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、核磁共振法、荧光光谱等。 测定聚集态结构的方法：电子显微镜（TEM、SEM）、光学显微镜、原子力显微镜、X-射线衍射等。 测定结晶度的方法有X-射线衍射法、红外吸收光谱、热分析等。 相对分子质量的测定方法：光散射法、凝胶渗透色谱法（GPC）、粘度法、渗透压法、沸点升高法、端基滴定法等。 相对分子质量分布的测定方法：凝胶渗透色谱法等。 支化度的测定方法：化学反应法、红外光谱法、凝胶渗透色谱法、粘度法。 交联度测定方法：溶胀法、力学测量法（模量）。 高聚物的力学性能：强度和模量以及变形；试验方法：拉伸、压缩、剪切、弯曲、冲击、蠕变、应力松弛。 材料的电学性能：电阻、介电常数、介电损耗角正切、击穿电压，采用仪器：电容电桥介电性能测定仪、高压电击穿试验机等。 材料的热性能：导热系数、比热、热膨胀系数、耐热性、耐燃性、分解温度等。测试仪器有高低温导热系数测定仪、差示扫描量热仪、线膨胀和体膨胀测定仪等。 1、各种光谱区域 2、红外光谱的定义： 　红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录透过率T%对波数或波长的曲线，即红外光谱。主要用于化合物鉴定。 4.　红外光区的划分 　5、红外光谱的特点 （1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； （2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有　　 　　机物均有红外吸收； （3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰 　　数目及强度确定分子基团、分子结构； （4）定量分析； （5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； （6）分析速度快。 （7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。 （1）红外吸收的产生 （2）分子振动 （3）谱带强度 （4）振动频率 （5）影响基团频率的因素 （1） 红外吸收的产生： 　　红外光谱是分子直接吸收外来的电磁辐射、振动能级发 生改变时形成的。从经典力学的观点来看，当分子振动伴随 着偶极矩的改变时，偶极子的振动会产生电磁波，当入射的 电磁波频率与分子的振动频率相等时，产生光的吸收，吸收 能量后振动能级将提高，即分子被激发到较高的振动能级 (其中也包含不同的转动能级)，从而形成红外吸收光谱。 （1） 双原子分子的振动 如果把两个原子看成两个小球，则它们之间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，则可把双原子分子称为谐振子。 根据量子理论，红外吸收峰的强度（体现跃迁几率的量度）与分子振动的偶极矩的变化的平方成正比，因此振动时偶极矩变化越大，吸收强度愈强。 分子中含有杂原子时，其红外谱峰一般都较强！ 键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强 ㈢　炔烃类 ㈣　芳烃类 （1）C－H伸缩振动。吸收峰位置出现在3100～3000 cm-1区域。 （2）C－H变形振动。芳烃的C－H变形振动吸收出现在两处。1275～960 cm-1为面内变形振动．由于吸收较弱，易受干扰，用处较小。另一处是900～650 cm-1 的面外变形振动，吸收较强，对确定苯环取代情况十分有用。芳环C－H面外变形振动吸收与取代位置的关系如下表所示。 ㈤ 醇类和酚类 醇和酚类化合物有共同的羟基，其特征吸收有如下几种： （1）O－H伸缩振动。自由羟基吸收峰出现在3640～3610 cm-1，峰形尖锐，无干扰．极易于识别。由于OH基易形成氢键，因此，经常观察到的是位于3550～3200 cm-1区域的缔合带，其峰强度大且宽。 （2）O－H变形振动。当脂肪族醇形成氢键时，O－H面外变形振动吸收位于750～650 cm-1，而O－H面内变形振动吸收在1500～1300 cm-1区域。 ㈥　醚类 醚的特征基团是C－O－C，其伸缩振动吸收出现在1300～1000 cm-1 。 醇、酸、酯等化合物中的C－O伸缩振动吸收因在此区域，强度大，故有严重干扰。另外，环氧化物中的环上C－O伸缩振动吸收出现在1250～1150 cm-1。过氧化物的C－O－O－C伸缩振动吸收位于1250 cm-1，四氢呋喃在1098～1075 cm-1处。因此，醚的红外光谱鉴定存在一定的困难。 影响因素有以下两大类： ①内部因素：邻近基团及整个分子其它部分的影响 ②外部因素：溶剂、测定条件、样品的物理状态