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聚合物分析测试—傅立叶红外光谱(FTIR)与拉曼光谱法

高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高,通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子,相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物(又名齐聚物)。一般高聚物的相对分子质量为104~106,相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。

科标分析实验室可以通过多种大型仪器对样品进行全方位的测试,提供专业聚合物分析测试服务。以下是傅立叶红外光谱(FTIR)与拉曼光谱法介绍:

分子吸收红外光后会引起分子的转动和振动。红外光谱就是由于分子的振动和转动引起的,因而又称为振-转光谱。分别通过基团的特征吸收波数和吸收峰的面积(或峰高)进行定性和定量分析。波数是波长的倒数,单位是cm-1,与频率有正比关系。红外光谱的研究范围是2~25μm(相当于200~4000cm-1)。

红外光谱在高分子方面的应用有如下一些方面: (1)高聚物品种的定性鉴别

图11-1是高分子红外光谱中主要谱带的波数与结构的关系图,可用作高分子鉴别的快速指南。

图11-1高分子红外光谱中主要谱带位置的快速鉴别指南

(2)高聚物的主链结构、取代基的位置、双键的位置、侧链的结构等定性鉴别

(3)定量测定高聚物的结晶度、键接方式含量、等规度、支化度和共聚(或共混)组成、共聚序列分布等。定量时需利用一个无关谱带作为参比谱带以扣除厚度变化的影响,例如结晶度的计算公式为:

结晶度=K

(4)通过对单体或产物的测定,分析单体纯度或研究反应(包括交联、老化等)过程。

(5)用红外二向色性比R表征取向程度。(使用偏振红外光,在取向方向和与取向方向垂直的方向上测定,两个方向的强度比为二向色性比)。

由于计算机技术的发展,近代的红外光谱都采用了傅立叶变换技术,称傅立叶变换红外光谱(FTIR)。FTIR不仅速度快,而且精度高。通过差示分析还可以检出微量的混合组分、添加剂或杂质。

激光拉曼光谱与红外光谱同为分子振动光谱,也用于基团分析。与红外不同的是拉曼光谱是散射光谱,红外光谱对分子的极性基团十分敏感,而拉曼光谱对分子中的非极性基团敏感。因而在红外吸收很弱的C-C、C=C、-N=N-、S-S等对称性基团,拉曼光谱均有很强的吸收,因而拉曼光谱更多用于研究高分子的骨架结构。另外拉曼光谱能测定含水样品,而水对红外光有很强的吸收,不能测定。因而红外与拉曼两种光谱是互补的。激光拉曼光谱中主要谱带的频率位移

与结构的关系图示于图11-2。对大多数官能团如O-H、N-H、C

C、

C-H、C=C等拉曼谱带和红外吸收带是一致的,有时数字上还非常接近。

图11-2高分子激光拉曼光谱中主要谱带位置的快速鉴别指南