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红外光谱法在聚合物鉴别中的应用红外光谱法在聚合物鉴别中的应用红外光谱法是一种分析化学技术，它通过将分子中的振动能量转化为电磁波，利用光谱仪测定样品吸收红外辐射的能量，进而分析样品的成分和结构。
在聚合物材料的鉴别和表征方面，红外光谱法得到了广泛的应用，成为了聚合物研究的基本手段之一。
本文将详细介绍红外光谱法在聚合物鉴别中的应用。
1.聚合物的基本结构聚合物是由数个重复单元结构化合而成的高分子化合物。
其中，重复单元由单体分子通过化学键结合而成，分子量高达几千至几百万不等。
不同的聚合物具有不同的物理化学性质和应用性能，因此对于聚合物的鉴别和表征具有重要的意义。
聚合物材料具有复杂的结构和特性，但是它们的基本单体结构和宏观性质往往与其红外光谱图谱（IR谱）相关联。
IR谱是由聚合物分子的振动带来的光谱图像，包括由伸缩、弯曲、扭曲和往复式振动产生的信息。
因此，IR谱可以用来确定单体结构、化学键类型、官能团或取代基类别、杂质种类、晶型、杂交锋的相对量等信息。
2.聚合物鉴别的方法在聚合物的鉴别和表征中，主要有以下几种方法：2.1 溶解色谱法通过在不同的溶剂中溶解样品，观察到不同的相对分子质量和分子间吸引力的变化，可以间接地进行聚合物的鉴别。
然而，对于相似结构的聚合物，由于其相似的水溶性和分子量，很难分辨出它们的差异性。
2.2 标准化的温度和热重分析法温度和热重分析法（TGA）和不同的附加技术也可以用于聚合物的鉴别。
通过在恒定的加热速率下，检测样品的重量损失，可以获得特定聚合物的热分解温度、热容和热稳定性等信息。
然而，由于在不同条件下的析出温度差异甚至可以超过10摄氏度，因此，这一方法只能识别相对不同的聚合物，而不能进行严格的鉴别。
2.3 光谱法光谱法是目前最常用的聚合物鉴别方法之一，IR谱作为其中的重要分支，提供了分子结构和化学键类型等信息。
根据不同的聚合物类型和分子结构，红外光谱谱图可以表现为一系列的吸收峰。
给定的峰可以被标识为相应的化学键，从而确定分子中的成分和结构。
红外光谱法测定高分子化合物的结构一、实验目的1.熟悉傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的使用方法和工作原理。
2.初步掌握红外光谱试样的制备和红外光谱仪的使用。
3 通过对高分子材料红外光谱的解释的，初步学会红外光谱图的解析，能从图上获取一些高分子的组成结构信息。
二、实验原理红外光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，与其它方法相比较，红外光谱由于对样品没有任何限制，它是公认的一种重要分析工具。
红外光谱是研究波长为0.7—1000 微米的红外光与物质的相互作用，为分子振动光谱。
是表征高聚物的化学结构和物理性质的一种重要工具。
它们可以对以下一些方面提供定性和定量的信息。
是研究高分子化合物的一种重要手段。
1.化学：结构单元、支化类型、支化度、端基、添加剂、杂质。
2.立构：顺—反异构、立构规整度。
3.物态：晶态、介晶态、非晶态、晶胞内链的数目、分子间作用力、晶片厚度。
4.构象：高分子链的物理构象、平面锯齿形或螺旋形。
5.取向：高分子链和侧基在各向异性材料中排列的方式和规整度。
还可以鉴定高聚物的主链结构、取代基和双键的位置、相转变，甚至还可以研究橡胶的老化。
总之，在微结构上起变化而在光谱上出现特殊谱线的都可以用过程都可以用红外光谱来研究。
当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一样，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，这个基团就吸收了一定频率的红外光。
分子吸收光能后，由原来的振动基态能级跃迁到较高的振动能级。
按照量子学说，当分子从一个量子态跃迁到另一个量子态时，就要发射或吸收电磁波，两个量子状态间的能量差ΔE 与发射或吸收光的频率ν之间存在如下关系：ΔE=hν，式中h 为普朗克（Plank）常数，等于6.626*10-34J•s，频率ν=C/λ，C 是光速，C=2.9979*108m/s。
红外辐射的波长在2μm-50μm 之间。
红外光量子的能量较小，只能引起原子的振动和分子的转动，所以红外光谱又称振动转动光谱。
常见聚合物红外光谱红外光谱是一种常用的分析方法，可用于研究聚合物的结构和化学环境。
下面将介绍常见聚合物红外光谱的主要特征。
1、聚合物的类型不同类型的聚合物在红外光谱上表现出不同的特征。
例如，聚烯烃在红外光谱上表现出明显的C-H伸缩振动，而聚酰胺则表现出N-H伸缩振动和C-N伸缩振动的双峰。
因此，通过红外光谱可以区分不同类型的聚合物。
2、聚合物链的构型聚合物的链构型也会影响红外光谱的特征。
例如，等规聚合物和无规聚合物在红外光谱上表现出不同的特征。
等规聚合物在红外光谱上表现出等规序列的C-H 伸缩振动，而无规聚合物则表现出非等规序列的C-H伸缩振动。
3、聚合物链的取代基聚合物链中的取代基也会影响红外光谱的特征。
例如，聚合物链中的烷基、芳基、酯基等不同的取代基在红外光谱上表现出不同的特征。
因此，通过红外光谱可以研究聚合物链中的取代基类型和数量。
4、聚合物链的序列结构聚合物的序列结构也会影响红外光谱的特征。
例如，在聚合物链中，如果存在序列结构的变化，如序列分布、嵌段共聚物等，那么在红外光谱上就会表现出不同的特征。
因此，通过红外光谱可以研究聚合物的序列结构。
5、聚合物链的立体结构聚合物的立体结构也会影响红外光谱的特征。
例如，结晶聚合物和非晶聚合物在红外光谱上表现出不同的特征。
结晶聚合物在红外光谱上表现出有序的结晶结构，而非晶聚合物则表现出无序的结构。
此外，聚合物的立构构型也会影响红外光谱的特征。
例如，等规立构和间规立构在红外光谱上表现出不同的特征。
因此，通过红外光谱可以研究聚合物的立体结构。
6、聚合物链的聚集态结构聚合物的聚集态结构也会影响红外光谱的特征。
例如，不同形态的聚合物在红外光谱上表现出不同的特征。
粉末状的聚合物在红外光谱上表现出颗粒状的结构，而纤维状的聚合物则表现出丝状的结构。
此外，不同温度下的聚合物聚集态结构也会影响红外光谱的特征。
因此，通过红外光谱可以研究聚合物的聚集态结构。
7、聚合物链的化学环境聚合物的化学环境也会影响红外光谱的特征。
红外光谱法鉴定聚合物的结构特征引言红外光谱法是一种常用的分析技术，广泛应用于聚合物材料的表征和鉴定。
聚合物是由重复单元组成的高分子化合物，其结构决定了其性质和应用领域。
通过红外光谱法，可以研究聚合物中的化学键类型、官能团以及杂质等信息，从而实现聚合物的结构特征的鉴定。
本文将介绍红外光谱法在聚合物结构鉴定中的原理和方法，并结合实例进行详细说明。
一、红外光谱的原理红外光谱法基于分子内振动产生的特定频率的吸收现象来鉴定材料的成分和结构。
红外光谱仪通过引入红外光源，照射到样品上，样品会吸收特定频率的红外光，所吸收的红外光谱与样品分子的振动能级间的能量差有关，因此可以得到有关样品结构和化学键性质的信息。
二、红外光谱法在聚合物结构鉴定中的应用1.化学键类型的鉴定红外光谱法可以通过分析吸收峰的位置和形状来确定聚合物中的化学键类型。
例如，碳氢键的振动会在285-300 cm-1范围内产生吸收峰，羟基(OH)官能团的振动会在320-360 cm-1范围内产生宽而强的吸收峰。
通过观察这些特征吸收峰的出现和位置，可以确定聚合物中的化学键类型。
2.官能团的鉴定红外光谱法可以通过分析吸收峰的位置和形状来确定聚合物中的官能团。
不同官能团的振动会在不同的频率范围内产生吸收峰。
例如，醛基(C=O)官能团会在165-175 cm-1范围内产生吸收峰，羧基(COOH)官能团会在170-180 cm-1范围内产生吸收峰。
通过观察这些特征吸收峰的出现和位置，可以确定聚合物中的官能团。
3.结构的定性和定量分析通过分析红外光谱中的吸收峰的强度和形状，可以对聚合物结构进行定性和定量的分析。
例如，在聚丙烯中，不饱和度的增加会导致红外光谱中烯烃吸收峰的增加。
通过测量吸收峰的强度，可以确定聚合物中不饱和度的含量。
4.杂质的检测实例以聚丙烯为例，通过红外光谱法鉴定其结构特征。
首先，我们需要将聚丙烯样品制备成薄膜状。
然后，将样品置于红外光谱仪中进行测试。
红外光谱法分析聚合物结构特征一、实验目的1、了解红外线分析聚合物的原理及其应用范围；2、掌握操作红外线分析仪器的操作方法；3、测定某位置样品的红外谱图。
二、实验原理1、红外吸收光谱的基本原理任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。
分子的原子与化学键都处于不断的运动中，它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。
这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振动光谱。
2、红外吸收气体检测的原理当某物质受到红外光照射时，该物质的分子就要吸收一部分能量并将其转换为分子的振动和转动能量，同一种波长的红外辐射吸收程度不同，如果将不同波长的红外辐射按顺序通过某物质，逐一测量其吸收程度，并记录下来，就得到该物质在测定波长范围内的吸收光谱曲线。
3、红外光谱产生的条件（1）E红外光=ΔE分子振动或υ红外光=υ分子振动（2）能级跃迁选律：振动量子数(ΔV）变化为±1时，跃迁几率最大。
从基态(V=0)到第一振动激发态(V=1)的跃迁最重要，产生的吸收频率称为基频。
（3）红外光与分子之间有偶合作用：分子振动时其偶极矩(μ)必须发生变化，即Δμ≠0。
4、红外光谱与分子结构的关系分子振动形式分两大类：伸缩振动和弯曲振动。
（1）伸缩振动：原子沿键轴方向往复运动，振动过程中键长发生变化。
又可分为对称伸缩振动（υs）和反对称伸缩振动（υas）两种形式。
（2）弯曲振动：原子垂直于化学键方向的运动。
又可以分为面内弯曲振动（d）和面外弯曲振动（g）两种形式，它们还可以细分为摇摆、卷曲等振动形式5、分子振动与红外吸收峰的关系理论上具有特定频率的每一种振动都能吸收相应频率的红外光，在光谱图对应位置上出现一个吸收峰。
实际上，因种种原因分子振动的数目与谱图中吸收峰的数目不尽相同。
聚合物的红外光谱研究红外光谱是一种广泛应用于聚合物研究的非常有用的分析技术。
通过红外光谱，我们可以了解聚合物的化学组成、结构、相互作用以及其它物理性质。
在这篇文章中，我们将讨论红外光谱在聚合物研究中的应用以及一些相关的研究方法。
首先，让我们简要介绍一下红外光谱的基本原理。
红外辐射是电磁辐射的一种波长范围，它的波长介于可见光和微波之间。
有机化合物在红外波段的吸收谱带可以用于识别和分析化合物的不同官能团。
聚合物是由重复单元组成的大分子，因此其红外光谱也有其特殊之处。
首先，红外光谱可以用于鉴定聚合物的化学组成。
聚合物通常由不同的单体或功能单元组成，通过红外光谱，我们可以确定聚合物中存在的官能团。
例如，酯、醚、酰胺等官能团的振动频率可以在红外光谱图中很清晰地观察到。
通过比较聚合物的红外光谱和单体的红外光谱，我们可以确定聚合物的化学组成。
其次，红外光谱可以用于研究聚合物的结构。
聚合物的结构对其性质和应用有着重要的影响。
通过红外光谱，我们可以观察到聚合物的键长、键角、晶体结构等方面的信息。
例如，聚烯烃类聚合物的红外吸收峰的位置和强度可以提供有关侧链的构象和取向信息。
此外，红外光谱还可以用于研究聚合物的相互作用。
聚合物可以与其它物质或聚合物形成复合材料或共聚物。
红外光谱可以提供复合材料中不同成分之间的相互作用信息。
例如，如果聚合物与钙盐形成络合物或聚合物链与聚酰胺链相互交联，我们可以通过红外光谱观察到特定的峰位变化。
在聚合物红外光谱研究中，有几种常用的方法。
首先，传统的固体样品法是将聚合物样品研磨成颗粒或制备薄膜，然后直接在红外光谱仪中进行测量。
这种方法适用于固体聚合物样品，可以提供非常准确的红外光谱。
其次，溶液法是将聚合物溶解在合适的溶剂中，然后通过红外透射法进行测量。
这种方法适用于大多数溶液聚合物样品，可以提供样品的整体红外光谱。
最后，偏振红外光谱法是将聚合物样品与偏振红外光进行相互作用，以研究聚合物的定向和取向。
红外光谱测聚合物结构------07材料化学周宏亮测定未知聚合物的结构，红外光谱法定性分析的一个重要用途。
如果未知物不是新化合物，可以通过两种方式利用标准谱图进行查对：（1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带相同的标准谱图；（2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后在由化学分类索引查找标准谱图对照核实。
在对光谱图进行解析之前，应收集样品的有关资料和数据。
了解试样的来源、以估计其可能是哪类聚合物；测定试样的物理常数，如熔点、沸点、溶解度、折光率等，作为定性分析的旁证；根据元素分析及相对摩尔质量的测定，求出化学式并计算化合物的不饱和度：不饱和度W=1+n4+(n3-n1)/2式中n4、n3、n1、分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原子的数目。
W=0时，表示分子是饱和的，应在链状烃及其不含双键的衍生物。
W=1时，可能有一个双键或脂环；W=2时，可能有两个双键和脂环，也可能有一个叁键；W =4时，可能有一个苯环等。
在分子中存在着许多不同类型的振动。
可分为两大类：一类是原子沿键轴方向伸缩使键长发生变化的振动，称为伸缩振动。
这种振动又分为对称伸缩振动和非对称伸缩振动。
另一类是原子垂直键轴方向振动，此类振动会引起分子内键角发生变化，称为弯曲振动。
这种振动又分为面内弯曲振动（包括平面及剪式两种振动），面外弯曲振动（包括非平面摇摆振动和弯曲摇摆振动）。
在原子或分子中有许多振动形式，但并不是每一种振动都会和红外辐射发生相互作用而产生红外吸收光谱。
只有发生偶极矩变化（△μ≠0）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的；△μ=0 的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的。
例如，H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。
H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动也不能引起红外吸收。
产生红外光谱的必要条件是：1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。
如何通过红外光谱技术鉴别有机化合物结构鉴别有机化合物结构是化学分析中的一个重要课题。
红外光谱技术作为一种常用的分析手段，可以通过样品与红外光的相互作用，获得特定的吸收光谱图，进而确定有机化合物的结构。
本文将阐述如何通过红外光谱技术鉴别有机化合物结构，并介绍红外光谱技术的基本原理和应用。
一、红外光谱技术的基本原理红外光谱是将红外光传递到样品中，测量吸收红外光的能力。
红外光谱分析的基本原理是根据不同分子内部的化学键振动、变形或分子整体的旋转而引起的能量变化现象，通过分析不同波数下样品对红外光的吸收情况，得到红外光谱图。
二、红外光谱图的解读红外光谱图由横坐标表示波数，纵坐标表示吸收强度，根据吸收峰的位置和强度可以判断有机化合物的结构。
常见的红外光谱峰对应的结构有以下几种情况：1. C-H拉伸振动：出现在3000-3100 cm-1的波数范围内，不同类型的C-H键振动频率有所不同，但一般都在这个范围内。
2. C=O伸缩振动：出现在1700-1750 cm-1的波数范围内，对应着醛、酮、酸等含有碳氧双键的功能团。
3. O-H伸缩振动：出现在3200-3600 cm-1的波数范围内，对应着醇和酚的羟基。
4. N-H伸缩振动：出现在3200-3550 cm-1的波数范围内，对应着胺和氨基。
5. C=C伸缩振动：出现在1600-1680 cm-1的波数范围内，对应着烯烃的双键。
三、通过红外光谱技术鉴别有机化合物结构在实际操作中，可以通过以下步骤鉴别有机化合物结构。
1. 观察有机化合物的功能团：根据红外光谱图中出现的吸收峰，可以初步判断有机化合物中含有的功能团。
例如，出现C-H拉伸振动的峰可以说明有机化合物中含有碳氢键。
2. 分析吸收峰的位置和强度：根据不同波数下吸收峰的位置和强度，可以进一步确定有机化合物的结构。
例如，在1700-1750 cm-1的波数范围内出现强吸收峰，可以判断有机化合物中含有醛、酮、酸等碳氧双键。
实验项目: 红外光谱法推测化合物的结构【实验题目】红外光谱法推测化合物的结构【实验目的】1.了解红外光谱的基本原理, 掌握使用红外光谱的一般操作；2、掌握用压片法来鉴定未知化合物的一般过程, 学会用标准谱图库进行鉴定；3.学会如何用红外光谱法测出苯甲酸的结构。
【实验原理】红外光谱是研究分子振动和转动信息的分子光谱。
根据物质对不同波长的不同吸收, 可以反映分子化学键的特征吸收。
因此, 可用于化合物的结构分析和定量测定。
红外光谱定性分析常用方法有已知物对照法和标准谱图查对法。
在相同的制样和测定条件下, 被分析样品和标准纯化合物的红外光谱吸收峰的数目及其相对强度、弱吸收峰的位置等完全一致时, 可认为两者是同一化合物。
【主要仪器与试剂】主要仪器: Spectrum One FI-IR Spectrometer(Perkin Elmer)红外仪器光谱仪、油压机、压片模具、玛瑙研体、溴化钾窗片、样品架、液体池、红外干燥灯、吹风机、镊子。
试剂: KBr（A.R.）；无水乙醇；脱脂棉；苯甲酸【实验内容与步骤】（压片法）1.开启空调机, 使室温维持在24℃左右, 并保持一定的湿度。
2.制作KBr压片背景将研钵和压片器具用无水乙醇洗干净, 烘干后再进行使用。
在红外干燥器中取200mg干燥的溴化钾粉末于玛瑙研钵中, 并在红外干燥灯照射下研磨并压片, 测定红外光谱。
（KBr粉末防御干燥器中以防吸水或与空气中的物质反应, 研磨时靠近红外干燥器, 减少误差。
）3.制两个苯甲酸压片并测定取2.6mg苯甲酸固体样品, 平分两份分别研磨, 并分别与200mg干燥的溴化钾粉末混匀研磨, 用压片器压成透明的薄片, 测得两组红外谱图。
（苯甲酸不可过多, 压片要小心, 防止片过薄易破裂或不均匀, 最好是KBr压片与苯甲酸压片厚度相近, 可减少误差。
）3、测绘出的苯甲酸红外谱图, 扣除溴化钾背景。
将扫到的红外光谱与已知标准谱图进行对照, 找出主要吸收峰的归属, 保存谱图。
红外光谱法测定聚合物的结构红外光谱是研究有机化合物、高分子化合物结构与性能关系的基本手段之一，具有分析速度快、样品用量少并能分析各种状态的样品等特点。
红外光谱广泛用于高聚物材料的定性定量分析，例如：研究高聚物的序列分布、研究支化程度、高聚物的聚集态结构、高聚物的聚合过程反应机理和老化，还可以对高聚物的力学性能进行研究。
一、实验目的1．了解红外光谱的基本原理。
2．初步掌握红外光谱样品的制备方法和红外光谱仪的使用。
3．初步学会红外光谱图的解析。
二、实验基本原理红外辐射光的波数可分为近红外区(10000~4000cm-1)、中红外区(( 4000~400cm-1)和远红外区(400~l0cm-1 )。
其中最常用的是中红外区，大多数化合物的化学键振动能的跃迁发生在这一区域，在此区域出现的光谱为分子振动光谱，即红外光谱。
在分子中存在着许多不同类型的振动，其振动与原子数有关。
含N个原子的分子有3N个自由度，除去分子的平动和转动自由度以外，振动自由度应为3N-6(线形分子是3N-5)。
这些振动可分两大类：一类是原子沿键轴方向伸缩使键长发生变化的振动，称为伸缩振动，用v表示。
这种振动又分为对称伸缩振动(v s)和非对称伸缩振动(v as)。
另一类是原子沿垂直键轴方向的振动，此类振动会引起分子内键角发生变化，称为弯曲(或变形)振动，用δ表示。
这种振动又分为面内弯曲振动(包括平面摇摆及剪式两种振动)和面外弯曲振动(包括非平面摇摆及扭曲两种振动)。
图14-1为聚乙烯中—CH2—基团的几种振动模式。
图14-1 聚乙烯中—CH2—基团的振动模式分子振动能与振动频率成反比。
为计算分子振动频率，首先研究各个孤立的振动，即双原子分子的伸缩振动。
可用弹簧模型来描述最简单的双原子分子的简谐振动。
把两个原子看成质量分别为m1和m2的刚性小球，化学键好似一根无质量的弹簧，如图14-2所示。
图14-2 双原子分子弹簧球模型按照这一类型，双原子分子的简谐振动应符合虎克定律，振动频率可用下式表示：式中，v 为频率，Hz ；K 为化学键力常数，10-5 N/cm ；μ为折合质量，g ；m 1，m 2分别为每个原子的相对原子质量；N 为阿伏加德罗常数。
红外光谱法表征聚苯乙烯的结构特征一、 实验目的、要求：（1）掌握聚合物红外光谱的；理论及特征。
（2）了解红外光谱仪的原理及使用。
（3）鉴别聚合物的结构。
二、 基本原理：当用一束红外光（具有连续波长）照射一物质时，该物质的分子就吸收一定频率的红外光，并将其光能变为分子振动能量和转动的能量。
若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一带有缠的谱带。
如果以波长（或波数）为横坐标，以百分吸收率（或透过率）为零纵坐标，把这谱带记录下来就得到了该物质的红外吸收光谱图。
红外光谱的吸收带是由于分子吸收一定频率的红外光，发生振动能级的跃迁而产生的，即只有符合一定选择规律的跃迁，才能吸收红外光产生吸收带。
首先跃迁只能在两个相邻能级之间发生，这时吸收的红外光的频率（V ）等于分子振动的基本频率V 0：0hcv E hcv =∆= 0v v =其中：h=0.662×10-33焦耳·秒-1＝6.62×10-27尔格·秒-1C ＝2×1010厘米（光速）ν0＝分子基本频率ν：红外光频率多原子分子的振动时很复杂的，每个键的振动，会受其余键振动的影响。
在总结大量红外光谱试验资料的基础上，发现同一种化学键或基团，在不同化合物的红外光谱中，往往出现大致相同的吸收峰位置，称为基团特征频率。
例如CH 3CH 2Cl 中的CH3基团一欧一定的吸收峰，而且多数具有CH 3基团的化合物，不同样的频率附近出现吸收峰，这可以认为是CH 3基团的特征频率，基团频率的特征不能孤立的只看作时局部基团振动的反映，而是一个分子整体某种振动的反映。
在低分子红外光谱法基础上发展起来的聚合物振动光谱从理论和应用上，即有和前者相同的地方，也有其自身的特点：（I ）应用：1. 振动光谱能鉴别聚合物的晶态，非晶态以及它的取向性，运用对聚合物结晶敏感的谱带来测定聚合物的结晶度。
2.偏振红外光谱能测定聚合物的取向性。
红外光谱法鉴定聚合物的结构特征红外光谱法是一种非常常用的实验方法，用于鉴定和研究聚合物的结构特征。
它基于聚合物分子与红外光之间的相互作用，通过测量吸收红外光的能量来确定聚合物的化学键类型、取代基和分子结构。
本文将详细介绍红外光谱法在鉴定聚合物结构特征方面的原理和应用。
首先，让我们了解一下红外光谱法的原理。
红外光谱法是一种分析物质分子的结构和化学键类型的光谱技术。
红外光谱法利用红外光波长范围内光与物质之间相互作用的原理，通过测量物质对特定波长红外光的吸收来得到红外吸收光谱图。
在红外光谱图中，横坐标表示波数或波长，纵坐标表示吸收率或透射率。
在红外光谱中，具有不同结构和化学键类型的化合物会表现出不同的吸收峰，从而可以通过分析吸收峰的位置、形状和强度来确定聚合物的结构特征。
1.化学键类型：红外光谱法可以确定聚合物中不同类型的化学键，如C-H键、O-H键、C=O键等。
不同类型的化学键对不同波长的红外光有不同的吸收特征峰位，通过分析吸收峰的位置可以确定聚合物中所含有的化学键类型。
2.取代基和官能团：聚合物中的取代基和官能团与共轭结构或特定原子组团之间的相互作用可以通过红外光谱法来鉴定。
不同取代基和官能团对红外光的吸收有特定的峰位和强度，通过分析红外光谱图中的吸收峰可以确定取代基、官能团的存在和位置。
3.分子结构：红外光谱法可以揭示聚合物的分子结构和排列方式。
例如，聚乙烯在红外光谱图中会显示出一个特征峰，对应于C-H键的伸缩振动。
而聚丙烯则会显示出一个峰值，对应于序列式CH3伸缩振动。
通过分析红外吸收光谱图中的这些特征峰，可以确定聚合物的分子结构和排列方式。
红外光谱法在鉴定聚合物结构特征方面有广泛的应用。
首先，红外光谱法可以用于聚合物的识别和定性分析。
通过与标准物质的红外光谱图进行比对，可以确定未知聚合物的化学键类型、取代基和官能团，从而确定其结构和组成。
其次，红外光谱法可以用于鉴定聚合物的纯度和变性程度。
聚合物的红外光谱图中通常会表现出由于空间排列和取代基的变化而引起的峰位移或峰强度变化。
如何通过红外光谱技术鉴定有机化合物结构通过红外光谱技术鉴定有机化合物结构红外光谱技术是一种常用的鉴定有机化合物结构的方法。
它基于不同化学键的振动和伸缩造成红外光的吸收，而每种有机化合物都有其独特的红外光谱图。
本文将介绍如何通过红外光谱技术准确鉴定有机化合物的结构。
首先，了解红外光谱的特点是非常重要的。
红外光谱分为近红外、中红外和远红外三个区域。
近红外区域的谱带主要是由于取代基的振动引起的；中红外区域的谱带主要是由于化学键的振动引起的；而远红外则主要是振动引起的。
红外光谱分为三个区域的原因是物质吸收红外光的机制不同。
近红外和中红外是典型的分子振动，而远红外则是晶格振动和电子转移吸收。
红外光谱的解析主要采用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）进行。
FT-IR技术相对于传统的红外光谱仪，具有测量速度快、分辨率高和灵敏度优化等优点。
通过采集红外光谱图，我们可以从中获得有机化合物的结构信息。
在鉴定有机化合物结构时，首先需要考虑其功能团或取代基。
各种取代基的红外光谱图特征是独特的，可以根据这些特征来识别化合物中的各种取代基。
例如，羰基（C=O）的伸缩振动通常在1700~1750 cm^-1之间，羧基（COOH）的伸缩振动则在1700~1725 cm^-1之间。
此外，醇基（OH）的伸缩振动通常在3300~3600 cm^-1之间。
其次，还可以通过观察红外光谱图的谱带强度和位置来进一步确定有机化合物的结构。
不同化学键的振动频率和强度与共振程度有关，通常是特定的。
例如，双键的伸缩振动频率通常较高，而单键的频率则较低。
此外，取代基和邻近基团也会影响谱带的位置和强度。
因此，通过比较红外光谱图的谱带特征可以准确鉴定有机化合物结构。
最后，红外光谱还可以帮助进一步确定有机化合物中的异构体。
异构体是由于分子结构相同但空间构型不同而导致的。
通过观察红外光谱图中的对称伸缩振动和非对称伸缩振动的谱带，可以确定有机化合物中的旋转异构体、构象异构体和立体异构体等。
红外光谱法测定聚合物的结构的实验流程红外光谱法测定聚合物的结构的实验流程：
①准备样品，将聚合物样品研磨成粉末或溶解在合适的溶剂中。
②将样品放入红外光谱仪中，调整仪器参数并进行基准校准。
③利用透射模式或反射模式进行红外光谱测试。
④记录红外光谱图谱，包括吸收峰的位置和强度。
⑤将样品与标准品进行比较，确定样品中存在的功能团的种类。
⑥通过比对样品的红外光谱图谱和已知聚合物的红外光谱图谱进行结构鉴定。
⑦对样品进行不同条件下的红外光谱测试，以确定其结构中的各个部分。
⑧利用红外光谱信息推断出聚合物的构象和空间结构。
⑨根据红外光谱测试结果，推测出样品的聚合物链的排列方式。
⑩通过不同的处理和处理条件，观察红外光谱图谱的变化，分析聚合物的结构和性质的相关性。
⑪将不同批次或不同来源的聚合物样品进行红外光谱测试，验证其结构的一致性。
⑫对红外光谱图谱中出现的函数团进行进一步的定量分析，确定
其含量。
⑬通过红外光谱测试结果，推测出聚合物的热稳定性和耐化学性
等性质。
⑭总结分析红外光谱测试结果，得出对聚合物结构和性质的结论，并汇报实验结果。
实验1 红外光谱法鉴定聚合物的结构特征1. 实验目的（1）了解红外光谱分析法的基本原理。
（2）初步掌握红外光谱样品的制备和红外光谱仪的使用。
（3）红外吸收光谱的应用和谱图的分析方法。
2. 实验原理红外光谱与有机化合物、高分子化合物的结构之间存在密切的关系。
它是研究结构与性能关系的基本手段之一。
红外光谱分析具有速度快、取样微、高灵敏并能分析各种状态的样品等特点，广泛应用于高聚物领域，如对高聚物材料的定性定量分析，研究高聚物的序列分布，研究支化程度，研究高聚物的聚集形态结构，高聚物的聚合过程反应机理和老化，还可以对高聚物的力学性能进行研究。
红外光谱属于振动光谱，其光谱区域可进一步细分为近红外区（12800～4000cm-1）、中红外区（4000～200cm-1）和远红外区（200～10cm-1）。
其中最常用的是4000～400cm-1，大多数化合物的化学键振动能的跃迁发生在这一区域。
图2.18为典型的红外光谱。
横坐标为波数（cm-1，最常见）或波长（μm）,纵坐标为透光率或吸光度。
图1 聚苯乙烯的红外光谱在分子中存在着许多不同类型的振动，其振动与原子数有关。
含N个原子的分子有3N个自由度，除去分子的平动和转动自由度外，振动自由度应为3N-6（线性分子是3N-5）。
这些振动可分为两类：一类是原子沿键轴方向伸缩使键长发生变化的振动，称为伸缩振动，用υ表示。
这种振动又分为对称伸缩振动（υs）和不对称伸缩振动（υas）。
另一类是原子垂直键轴方向振动，此类振动会引起分子的内键角发生变化，称为弯曲（或变形）振动，用δ表示，这种振动又分为面内弯曲振动（包括平面及剪式两种振动），面外弯曲振动（包括非平面摇摆及弯曲摇摆两种振动）。
图2为聚乙烯中-CH2-基团的几种振动模式。
图2 聚乙烯中-CH2-基团的振动模式分子振动能与振动频率成反比。
为计算分子振动频率，首先研究各个孤立的振动，即双原子分子的伸缩振动。
可用弹簧模型来描述最简单的双原子分子的简谐振动。
共聚物结果红外表征共聚物是由相同或不同单体组成的高分子化合物。
在红外光谱中，共聚物可以通过其特征峰的位置和强度来进行表征。
本文将介绍共聚物在红外光谱中的表征方法和相关内容。
一、红外光谱基本原理红外光谱是一种常用的分析方法，其基本原理是利用物质分子在红外光的作用下，分子发生振动和转动，从而产生特定的吸收峰。
红外光谱可以提供关于物质化学结构和功能团的信息。
二、共聚物的红外光谱特征共聚物的红外光谱可以通过观察其特征峰的位置和强度来进行表征。
共聚物中的不同单体会产生不同的振动模式，从而在红外光谱中表现出不同的吸收峰。
1. 共聚物的主要特征峰共聚物的主要特征峰包括C-H伸缩振动、C=O伸缩振动、C=C伸缩振动等。
这些峰的位置和强度可以提供关于共聚物结构和组成的信息。
2. 共聚物的振动模式共聚物中的不同单体会产生不同的振动模式，如对称伸缩振动、非对称伸缩振动、弯曲振动等。
在红外光谱中，这些振动模式会表现为特定的吸收峰。
三、共聚物的红外光谱分析方法通过对共聚物红外光谱的分析，可以了解共聚物的结构特征和组成情况。
下面介绍几种常用的分析方法：1. 峰位分析法通过观察共聚物红外光谱中特征峰的位置，可以判断共聚物中不同单体的存在情况。
不同单体的特征峰位置不同，因此可以通过对比实验样品和对照样品的特征峰位置，来确定共聚物的组成。
2. 峰强度分析法共聚物中不同单体的相对含量可以通过红外光谱中特征峰的强度来进行分析。
不同单体的特征峰强度不同，因此可以通过比较特征峰的强度，来判断共聚物中各个单体的含量比例。
3. 峰形分析法共聚物的红外光谱中特征峰的峰形也可以提供有关共聚物结构的信息。
不同单体的特征峰峰形不同，可以观察到不同的峰型，如单峰、双峰等。
通过对比实验样品和对照样品的峰形，可以判断共聚物的结构特征。
四、共聚物红外光谱应用举例共聚物的红外光谱分析在材料科学、化学工程等领域具有广泛的应用。
下面举例说明几种常见的共聚物红外光谱应用：1. 共聚物结构表征通过对共聚物红外光谱的分析，可以确定共聚物的结构特征和组成情况。
实验1 红外光谱法鉴定聚合物的结构特征1.实验目的（1）了解红外光谱分析法的基本原理。
（2）初步掌握红外光谱样品的制备和红外光谱仪的使用。
（3）红外吸收光谱的应用和谱图的分析方法。
2.实验原理红外光谱与有机化合物、高分子化合物的结构之间存在密切的关系。
它是研究结构与性能关系的基本手段之一。
红外光谱分析具有速度快、取样微、高灵敏并能分析各种状态的样品等特点，广泛应用于高聚物领域，如对高聚物材料的定性定量分析，研究高聚物的序列分布，研究支化程度，研究高聚物的聚集形态结构，高聚物的聚合过程反应机理和老化，还可以对高聚物的力学性能进行研究。
红外光谱属于振动光谱，其光谱区域可进一步细分为近红外区（12800～4000cm-1）、中红外区（4000～200cm-1）和远红外区（200～10cm-1）。
其中最常用的是4000～400cm-1，大多数化合物的化学键振动能的跃迁发生在这一区域。
图2.18为典型的红外光谱。
横坐标为波数（cm-1，最常见）或波长（μm）,纵坐标为透光率或吸光度。
图1 聚苯乙烯的红外光谱在分子中存在着许多不同类型的振动，其振动与原子数有关。
含N个原子的分子有3N 个自由度，除去分子的平动和转动自由度外，振动自由度应为3N-6（线性分子是3N-5）。
这些振动可分为两类：一类是原子沿键轴方向伸缩使键长发生变化的振动，称为伸缩振动，用υ表示。
这种振动又分为对称伸缩振动（υs）和不对称伸缩振动（υas）。
另一类是原子垂直键轴方向振动，此类振动会引起分子的内键角发生变化，称为弯曲（或变形）振动，用δ表示，这种振动又分为面内弯曲振动（包括平面及剪式两种振动），面外弯曲振动（包括非平面摇摆及弯曲摇摆两种振动）。
图2为聚乙烯中-CH2-基团的几种振动模式。
图2 聚乙烯中-CH2-基团的振动模式分子振动能与振动频率成反比。
为计算分子振动频率，首先研究各个孤立的振动，即双原子分子的伸缩振动。
可用弹簧模型来描述最简单的双原子分子的简谐振动。
把两个原子看成质量分别为m1和m2的刚性小球，化学键好似一根无质量的弹簧，如图3所示。
按照这一模型，双原子分子的简谐振动应符合虎克定律，振动频率ν可用下式表示：式中，ν为频率，Hz；K为化学键力常数，10-5N/cm；μ为折合质量，g。
式中，m1和m2分别为每个原子的相对原子质量；N为阿伏加德罗常数。
若用波数来表示双原子分子的振动频率，则公式（1）可表示为：在原子或分子中有多种振动形式，每一种简谐振动都对应一定的振动频率，但并不是每一种振动都会和红外辐射发生相互作用而产生红外吸收光谱，只有能引起分子偶极矩变化的振动（称为红外活动振动）才能产生红外吸收光谱。
即当分子振动引起分子偶极矩变化时，就能形成稳定的交变电场，其频率与分子振动频率相同，可以和相同频率的红外辐射发生相互作用，使分子吸收红外辐射的能量跃迁到高能态，从而产生红外吸收光谱。
在正常情况下，这些具有红外活动的分子振动大多数处于基态，被红外辐射激发后，跃迁到第一激发态，这种跃迁所产生的红外吸收成为基频吸收。
在红外光谱中大部分吸收都属于这一类型。
除基频吸收外还有倍频和合频吸收，但这两种吸收都较弱。
红外吸收谱带的强度与分子数有关，但也与分子振动时偶极矩变化有关。
变化率越大，吸收强度也越大，因此极性基团如羧基、氨基等均有很强的红外吸收带。
按照光谱和分子结构的特征可将整个红外光谱大致分为两个区，即官能团区（4000～1300cm-1）和指纹区（1300～400cm-1）。
官能团区，即前面讲到的化学键和基团的特征振动频率区，它的吸收光谱很复杂，特别能反映分子中特征基团的振动，基团的鉴定工作主要在该区进行。
指纹区的吸收光谱很复杂，特别能反映分子结构的细微变化，每一中化合物在该区的谱带位置、强度和形状都不一样，相当于人的指纹，用于认证化合物是很可靠的。
此外，在指纹区也有一些特征吸收峰，对于鉴定官能团也是很有帮助的。
利用红外光谱鉴定化合物的结构，需要熟悉红外光谱区域基团和频率的关系。
通常将红外区分为四个区。
下面对各个光谱区域作一介绍。
（1）频率范围为4000～2500cm-1是X-H伸缩振动区（X代表C,O,N,S等原子），O-H 的吸收出现在3600～2500cm-1。
游离氢键的羟基在3600cm-1附近，为中等强度的尖峰。
形成氢键后键力常数减小，移向低波数，因此产生宽而强的吸收。
一般羧酸羟基的吸收频率低于醇和酚，可从3600cm-1移至2500cm-1，并为宽而强的吸收。
需要注意的是，水分子在3300cm-1附近有吸收。
样品或用于压片的溴化钾晶体含有微量水分时会在该处出峰。
C-H吸收出现在3000cm-1附近。
不饱和的C-H在大于3000cm-1处出峰，饱和的C-H出现在小于3000cm-1处。
-CH3有两个明显的吸收带，出现在2962 cm-1和2872 cm-1处。
前者对应于反对称伸缩振动，后者对应于对称伸缩振动。
分子中甲基数目多时，上述位置呈现强吸收峰。
-CH2的反对称伸缩和对称伸缩振动分别出现在2926 cm-1和2853 cm-1处。
脂肪族以及无扭曲的脂环族化合物的这两个吸收带的位置变化在10 cm-1以内。
一部分扭曲的脂环族化合物其-CH2吸收频率增大。
N-H吸收出现在3500～3300cm-1，为中等强度的尖峰。
伯胺基因有两个N-H键，具有对称和反对称伸缩振动，因此有两个吸收峰。
仲胺基有一个吸收峰，叔胺基无吸收。
（2）频率范围在2500～2000cm-1为叁键和累积双键区该区红外谱带较少，主要包括等叁键的伸缩振动和-C=C=C，-N=C=O等累积双键的反对称伸缩振动。
CO2的吸收在2300cm-1左右.除此之外，此区间的任何小的吸收峰都提供了结构信息。
（3）频率范围在2000～1500cm-1为双键伸缩振动区该区主要包括C=O,C=C,C=NC,N=O等的伸缩振动以及苯环的骨架振动，芳香族化合物的倍频谱带。
羰基的吸收一般为最强峰或次强峰，出现在1760～1690cm-1内，受与羰基相连的基团影响，会移向高波数或低波数。
芳香族化合物环内碳原子间伸缩振动引起的环的骨架振动有特征吸收，分别出现在1600～1585cm-1及1500～1400cm-1。
因环上取代基的不同吸收峰有所差异，一般出现两个吸收峰。
杂芳环和芳香单环、多环化合物的骨架振动相似。
烯烃类化合物的C=C振动出现在1667～1640cm-1，为中等强度或弱的吸收峰。
（4）频率范围在1500～1300cm-1为C-H弯曲振动区CH3在1375cm-1和1450cm-1附近同时有吸收，分别对应于CH3的调查弯曲振动和反对称弯曲振动和CH2的剪式弯曲振动1450cm-1的吸收峰一般与CH2的剪式弯曲振动峰重合。
但戊酮-3的两组峰区分的很好，这是由于CH2与羰基相连，其剪式弯曲吸收带移向1439～1399cm-1的低波数并且强度增大之故。
CH2的剪式弯曲振动出现在1465cm-1，吸收峰位几乎不变。
两个甲基连在同一碳原子上的偕二甲基有特征吸收峰。
如异丙基(CH3)2CH-在1385～1380cm-1和1370～1365cm-1有两个不同强度的吸收峰（即原1375cm-1的吸收峰分叉）。
叔丁基((CH3)3C-)1375cm-1的吸收峰也分叉（1395～1385cm-1和1370cm-1附近），但低波数的吸收峰强度大于高波数的吸收峰。
分叉的原因在于两个甲基同时连在同一碳原子，因此有同位相和反位相的调查弯曲振动的相互耦合。
（5）频率范围在1500～910cm-1为单键伸缩振动区C-O单键振动在1300～1050cm-1，如醇、酚、醚、羧酸、酯等，为强吸收峰。
醇在1100～1050cm-1有强吸收峰，酚在1250～1100cm-1有强吸收；酯在此区间有两组吸收峰，为1240～1160cm-1（反对称）和1160～1050cm-1（对称）。
C-C,C-X（卤素）等也在此区间出峰。
将此区域的吸收峰与其它区间的吸收峰一起对照，在谱图解析时很有用。
（6）频率范围在910cm-1以下为苯环面外弯曲振动、环弯曲振动区如果在此区间内无强吸收峰，一般表示无芳香族化合物。
此区域的吸收峰常常与环的取代位置有关。
上述6个重要基团振动光谱区域的分布和用振动频率公式（1）等计算出的结果完全相符。
即键力常数大的（如C=C）、折合质量小的（如X-H）基团都在高波数区；反之键力常数小的（如单键）、折合质量大的（如C-Cl）基团都在低波数区。
3.实验设备和材料（1）傅立叶变换红外光谱仪傅立叶变换红外光谱仪是一种干涉型红外光谱仪，干涉型红外光谱仪的原理如图4所示，傅立叶红外光谱仪主要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、迈克尔逊干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。
核心部分为Michelson干涉仪，它将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机进行变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱图，如图5所示。
图4 傅立叶变换红外光谱仪结构示意图图5 迈克尔干涉仪工作原理图（2）测试样品：聚烯烃、聚酯类高分子材料等。
4.实验步骤（1）制样1）溶液制膜：将聚合物样品溶于适当的溶剂中，然后均匀地浇涂在溴化钾片或洁净的载玻片上，待溶剂挥发后，形成的薄膜可以用手或刀片剥离后进行测试。
若在溴化钾或氯化钠晶片上成膜，则不必揭下薄膜，可以直接测试。
成膜在玻璃片上的样品若不易剥离，可连同玻璃片一起浸入蒸馏水中，待水把你润湿后，就容易剥离了，样品薄膜需要彻底干燥方可进行测试。
2）热压薄膜法：将样品放入压模中加热软化，液压成片，如果是交联及含无机填料较高的聚合物，可以用裂解法制样，将样品置于丙酮，氯仿为1比1混合的溶液中抽提8小时，放入试管中裂解，取出试管壁液珠涂片。
3) 溴化钾压片法：适用于不溶或脆性放入树脂，如橡胶或粉末状样品。
分别取1-2mg的样品和20-30mg干燥的溴化钾晶体，于玛瑙研钵中研磨成粒度约2微米且混合均匀的细粉末，装入模具内，在油压机上压制成片测试。
如遇对压片有特殊要求的样品，可用氯化钾晶体替代溴化钾晶体进行压片。
除以上三种主要的制样方法外，还有切片法、溶液法、石蜡糊法等。
（2）放置样片：打开红外光谱的电源，待其稳定后（30min），把制备好的样品放入样品架，然后放入仪器样品室的固定位置。
（3）按仪器的操作规程测试运行光谱仪程序，浸入操作软件界面设定各种参数，进行测定，具体步骤如下。
1）运行程序；2）参数设置：打开参数设置对话框，选取适当方法、测量范围、存盘路径、扫描次数和分辨率；3）测试：参数设置完成后，进行背景扫描，然后将样品固定在样品夹上，放入样品室，开始样品扫描；4）谱图分析：处理文件如基线拉平、曲线平滑、取峰值等；5）结果分析：根据被测基团的红外特征吸收谱带的出现，来确定该基团的存在。
