常见高分子红外光谱谱图解析

常见高分子红外光谱谱图解析1. 红外光谱的基本原理

1）红外光谱的产生

能量变化

ν

νhc

h=

=

E

-

E

=

∆E

1

2

ν

ν

h

∆E

=

对于线性谐振子

μ

κ

π

ν

c

2

1

=

2）偶极矩的变化

3）分子的振动模式

多原子分子振动

伸缩振动对称伸缩

不对称伸缩

变形振动AX2：剪式面外摇摆、面外扭摆、面内摇摆

AX3：对称变形、反对称变形

. 不同类型分子的振动

线型XY2：

对称伸缩不对称伸缩

弯曲

弯曲型XY2：

不对称伸缩对称伸缩面内弯曲（剪式）

面内摇摆面外摇摆卷曲

平面型XY3：

对称伸缩不对称伸缩面内弯曲

面外弯曲

角锥型XY3：

对称弯曲不对称弯曲

面内摇摆

4）聚合物红外光谱的特点

1、组成吸收带

2、构象吸收带

3、立构规整性吸收带

4、构象规整性吸收带

5、结晶吸收带

2 聚合物的红外谱图

1）聚乙烯

各种类型的聚乙烯红外光谱非常相似。在结晶聚乙烯中，720 cm-1的吸收峰常分裂为双峰。要用红外光谱区别不同类型的聚乙烯，需要用较厚的薄膜测绘红外光谱。这些光谱之间的差别反映了聚乙烯结构与线性—CH2—链之间的差别，主要表现在1000-870㎝-1之间的不饱和基团吸收不同，甲基浓度不同以及在800-700㎝-1之间支化吸收带不同。

低压聚乙烯（热压薄膜）

中压聚乙烯（热压薄膜）

高压聚乙烯（热压薄膜）

2.聚丙烯

无规聚丙烯

等规聚丙烯的红外光谱中，在1250-830 cm－1区域出现一系列尖锐的中等强度吸收带（1165、998、895、840 cm－1）。这些吸收与聚合物的化学结构和晶型无关，只与其分子链的螺旋状排列有关。

3.聚异丁烯

CH3

H2

C C

n

CH3

丁二烯聚合可以生成多种结构不同的异构体。

H2 C

H

C

HC CH2

C C

CH2H2C

C C

CH2

H2C

H 1，2- 顺式1，4- 反式1，4-

990、910 cm－1 775、741、690 cm－1 970 cm－1 1，2-聚丁二烯

顺式1，4-聚丁二烯

用于橡胶的顺式1，4-丁二烯的光谱中，730 cm－1的宽强吸收很特征，但反式1，4-和1，2-结构的吸收虽弱但仍很明显。

CH

H 2C

H C

C H

H 2C

三种可合成异构体

C C

H

H 2C

H 3C

CH 2

C

C

H 2C H 3C

2

H 2C

H C C

CH 2CH 3

顺式1，4-（天然橡胶） 反式1，4- 3，4-

833 cm －1 840 cm －1 889 cm －1

顺式1，4-聚异戊二烯

9.丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物

10.聚氯乙烯[ ―CH 2―CHCl― ]

11.聚四氟乙烯（－CF 2-CF 2-）

12.聚碳酸酯

15.聚醋酸乙烯酯

16.乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EVA）

在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物分子链中，两种单体是无规排列的，即使醋酸乙烯酯单体含量很低，极性酯的吸收（1725、1235、1020cm－1）在光谱中仍然是主要的，不同饱和脂肪酯的－COOC—吸收非常特征。—CH2—序列的特征为720cm－1的吸收峰，当部分结晶时呈分裂的双峰。

17.聚丙烯酸酯

聚丙烯酸酯的光谱特征在1725、1250、1190-1163和1124-1110cm－1之间。在1000-770 cm －1之间的吸收峰适合于测定醇组分的类别。

聚丙烯酸甲酯

聚丙烯酸乙酯

18.聚甲基丙烯酸酯

最简单的聚甲基丙烯酸酯（甲酯、乙酯、丁酯、环己酯）的红外光谱以在1250和1176 cm－1的C-O-C伸缩振动分裂的吸收峰为等。这种分裂与链结构有关，当甲基丙烯酸酯序列过短，或具有庞大侧基时，这些振动都不会分开。在1000-800 cm－1区域可区分不同的甲基丙烯酸酯。

聚甲基丙烯酸甲酯

19.聚乙二醇

20.双酚A型环氧树脂

21.聚酰胺（－R-CO-NH－R’－NH－CO－）

脂肪族聚酰胺的红外光谱主要由酰胺基的振动和亚甲基链的振动吸收组成的。其强度吸收带出现在下列区域内：3300、2900 、1640 、1560 、1282-1260 cm-1、1460 cm-1。

通常遇到的脂肪族聚酰胺在化学上的差别只是由于—（CH2）—链的不同，但在熔融温度以下，由于不同的聚酰胺结晶区域分子间的相互作用不同，其红外光谱任然是有差别的，这可用于鉴定的目的。

PA66

PA6

22.聚氨酯

聚氨酯很容易由红外光谱鉴定出来。在聚酯型聚氨酯的红外光谱中，1725 cm-1吸收带很强，它是由酯和聚氨酯两种C=O吸收相重叠的结果。聚氨酯结构中NH振动分别在3330和1538 cm-1吸收。此外，在1250-1110 cm-1之间有三个分离不太好的中等强度的宽吸收，其中1176-1163 cm-1的吸收带是由脂肪酯的C-O振动产生的。在聚醚型聚氨酯的红外光谱中，醚键的吸收在1110 cm-1，聚氨酯的吸收在1695和1538 cm-1。在这些聚酯或聚醚型氨基甲酸酯中，芳香族的结构的吸收在1600-1587 cm-1和833-667 cm-1后，一区域的吸收可用于鉴定异氰酸酯组分，有时在1640 cm-1还会出现脲基的吸收。

聚酯型聚氨酯