红外光谱法在高分子材料研究中的应用杨睿.pptx

杨睿

清华大学化工系

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内容

.高分子材料概述

.高分子材料的制样特点

.聚合物的链结构研究

.聚合物的聚集态结构研究

.聚合物的反应过程研究

.红外显微镜在高分子材料研究中的应用

.未知材料的剖析

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1高分子材料概述

高分子材料的分类

按照材料的性质，分为塑料、橡胶、纤维、涂料和粘合剂等几大类；

同种聚合物例如聚氨酯，既可以加工成塑料，也可以制成橡胶、纤维、涂料和粘合剂等。

高分子材料的组成

☆聚合物

⊙均聚物⊙共聚物⊙共混物⊙齐聚物☆低分子物

⊙添加剂：调节剂、链转移剂、终止剂、乳化剂等；

⊙助剂：增塑剂、稳定剂、填充剂、着色剂等等；⊙未反应单体、残留催化剂等等。

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高分子－多个单体单元通过共价键联结而成的长链，与一般有机物相比，结构极其多样且可设计，具有相当高的机械强度，分子量不固定，部分结晶或不结晶，同时具有弹性体和流体的性质。

高分子材料

链结构共聚组成及序列分布

聚集态结构物理状态

重复单元结构

分子量及其分布

空间立构

支化与交联

结晶

取向

多相结构及相形态

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1.1聚合物的链结构

单个高分子的结构，它决定聚合物的基本性质。

分子组成，分子量及其分布

加工性

A：初具强度最低分子量B：显示强度最低分子量

机械强度

分子量

C

A

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头尾键接

头头键接

树枝状高分子超支化高分子

支化与交联

键接方式

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空间立构

对单取代的乙烯基型聚合物-CH2-CHR，有三种情况：

全同立构（isotactic）

间同立构（syndiotactic）

无规立构（atactic）

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聚乙烯基醚类

D-链节L-链节8

顺式聚异戊二烯

（橡胶）

旋光立构

反式聚异戊二烯(半结晶的塑料）

几何立构

共聚物序列结构

无规共聚物（randomcopolymer）

-AABAAABBABBBAA-

交替共聚物(alternatingcopolymer)

-ABABABABABABAB-嵌段共聚物(blockcopolymer)

-AAAAAAAABBBBBB-接枝共聚物(graftcopolymer)

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1.2聚合物的聚集态结构

分子之间如何排列，决定材料的使用性能。

聚合物的物理状态

取决于分子运动形式：

物理状态玻璃态→橡胶态→粘流态

温度低→高

分子运动基本停止2为主1为主

1指分子线团运动2指分子链段运动

取向

在外力作用下分子链沿作用力方向排列，产生局部有序和各向异性，但不一定产生结晶。链段取向在高弹态即可完成；而整个分子的取向则需在粘流态才能完成。

取向是热力学不稳定状态，要有外力才能发生，一旦外力撤去，就会自发解取向。因此要“冻结”才能保持。

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一般不能实现分子水平的混合，形成非均相体系。

三嵌段聚合物的相形态

晶态与非晶态

共混和合金

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1.3高分子材料的研究内容

结构性能关系

–不同材料具有不同的性能；

–同种材料具有不同性能，如聚氨酯；

–材料的性能不仅和其组成有关，更重要的是和其结构有关。

–基本性能和加工性能与使用性能之间有时是不一致的。

聚合物加工产品

聚合物分子结构聚合物聚集态结构

仪器测量结果

[客观标准]→基本性能—一加工性能

产品性能实际使用评价

[主观标准]

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高分子材料的剖析

-新材料的开发，引进技术的消化和逐步国产化。

-材料真伪的识别。

原材料的分析

最佳合成工艺条件的选择

分子量及其分布

聚合物支化、交联

共聚物组成及序列分布

加工工艺条件的选择

多相结构过程反应加工化、降解等等

的老

高分子材料的变化

单体－聚合物－制品－应用

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2高分子材料的制样特点

一般固体制样技术均可适用，但针对聚合物的特点，在实际操作时稍作改进，例如：

•热塑性树脂：溶解流延成膜、热压成膜或溶解涂片；

•热固性树脂：如固化环氧树脂、酚醛树脂等，可采用洁净的小钢锉，锉取样品的粉末，然后再用KBr压片。

•轻度交联的聚合物：在溶剂中不溶解只溶胀的样品，

可以