塑料仪器分析法.ppt

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1、塑料的仪器分析法第一张，PPT共九十三页，创作于2022年6月一、概述一、概述（一）原理（一）原理色谱分析法是一类利用物质不同的物色谱分析法是一类利用物质不同的物理和物理化学性质来进行分离并进行理和物理化学性质来进行分离并进行检测的方法。检测的方法。它的分离原理是利用物质在溶解、吸附、分配、它的分离原理是利用物质在溶解、吸附、分配、离子交换、亲和力、分子尺寸等方面的微小差别，离子交换、亲和力、分子尺寸等方面的微小差别，将需分离的物质在相互不溶的两相，即固定相和将需分离的物质在相互不溶的两相，即固定相和流动相之间作相对运动，使各组分在两相间进行流动相之间作相对运动，使各组分在两相间进行连续多次的

2、质量交换后，最终使得有微小差异的连续多次的质量交换后，最终使得有微小差异的不同组分获得分离。不同组分获得分离。图图3-1 色色谱谱柱分离柱分离A A、B B两两组组分混合物示意分混合物示意图图第二张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（二）分类（二）分类 图图3-2 3-2 色谱分析法的分类色谱分析法的分类第三张，PPT共九十三页，创作于2022年6月二、气相色谱二、气相色谱气相色谱气相色谱(GC)是以气体作为流动相的一种色谱法，是分析测量是以气体作为流动相的一种色谱法，是分析测量低沸点有机化合物及永久性气体的有力武器。低沸点有机化合物及永久性气体的有力武器。（一）原理（一）原理气相色谱法

3、是一种物理气相色谱法是一种物理(或物理化学的或物理化学的)分离分析方法，其基本分离分析方法，其基本原理是将所分析的试样加热转为气体原理是将所分析的试样加热转为气体(气化气化)。气体通过载气带进色谱柱，随着载气的不断流动，各被测组分在气体通过载气带进色谱柱，随着载气的不断流动，各被测组分在固定相中进行反复的物理吸附与脱附。固定相中进行反复的物理吸附与脱附。当载气中含有和原来纯载气不同的组分时，检测器就给了信号，于是当载气中含有和原来纯载气不同的组分时，检测器就给了信号，于是在记录仪上记录了在记录仪上记录了“色谱图色谱图”。第四张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（二）仪器（二）仪器根据气相

4、色谱的流程，气相色谱仪可分成载气系统、进样器、色根据气相色谱的流程，气相色谱仪可分成载气系统、进样器、色谱柱系统、检测器、记录系统五部分。谱柱系统、检测器、记录系统五部分。图图3-3 3-3 气相色谱仪系统结构框图气相色谱仪系统结构框图第五张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（三）色谱图（三）色谱图图图3-43-4气相色谱图气相色谱图第六张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（四）气相色谱法的应用（四）气相色谱法的应用 在塑料分析测试中的应用可分为两类在塑料分析测试中的应用可分为两类:第一类，样品可直接进行气相色谱分析的，如第一类，样品可直接进行气相色谱分析的，如单体、溶剂和单体、溶

5、剂和各种添加剂纯度的测定各种添加剂纯度的测定以及通过测定反应过程中单体组成变以及通过测定反应过程中单体组成变化来研究某些化来研究某些聚合反应动力学聚合反应动力学过程；过程；（单体分析；添加剂分析；（单体分析；添加剂分析；共聚物组成分析；共聚物组成分析；聚合物结构表征；聚合物结构表征；聚合物中的聚合物中的杂质分析；杂质分析；热稳定性研究）热稳定性研究）第二类，样品不能直接进行气相色谱分析而需要与其他技术相第二类，样品不能直接进行气相色谱分析而需要与其他技术相结合，例如结合，例如裂解气相色谱分析技术裂解气相色谱分析技术等。等。第七张，PPT共九十三页，创作于2022年6月三、凝胶渗透色谱三、凝胶渗

6、透色谱1.原理原理凝胶渗透色谱法（凝胶渗透色谱法（GPC）又称排阻色谱法或凝胶过滤色谱法。）又称排阻色谱法或凝胶过滤色谱法。它采用具有网状结构、多孔性的固定相，利用试样的组分分子它采用具有网状结构、多孔性的固定相，利用试样的组分分子对固定相的网状结构内部的渗透性的差异来分离各组分。对固定相的网状结构内部的渗透性的差异来分离各组分。图图3-5 GPC工作原理示意图工作原理示意图 第八张，PPT共九十三页，创作于2022年6月2.仪器仪器凝胶色谱的常凝胶色谱的常用固定相有多用固定相有多孔型的半刚性孔型的半刚性凝胶和刚性凝凝胶和刚性凝胶两大类。胶两大类。第九张，PPT共九十三页，创作于2022年6月

7、3.应用应用根据凝胶色谱的特点，其应用主要在生物化学和高分子化学领域。根据凝胶色谱的特点，其应用主要在生物化学和高分子化学领域。适用于分子量大于适用于分子量大于1000 g/mole 的非离子型的高分子化合物的的非离子型的高分子化合物的分离。分离。典型聚合物的凝胶渗透色谱典型聚合物的凝胶渗透色谱(GPC)(GPC)色谱图色谱图 以以UVUV做检测器的色谱图做检测器的色谱图第十张，PPT共九十三页，创作于2022年6月第三章 塑料的仪器分析法 第二节第二节 光谱分析光谱分析第十一张，PPT共九十三页，创作于2022年6月一、紫外光谱一、紫外光谱（一）概述（一）概述紫外光谱属于分子光谱中的紫外光谱

8、属于分子光谱中的电子吸收光谱电子吸收光谱。紫外光谱是当光照射样品分子或原子时，外层的电子吸收一定波长的紫外光谱是当光照射样品分子或原子时，外层的电子吸收一定波长的紫外光，由紫外光，由基态跃迁至激发态基态跃迁至激发态而产生的光谱。而产生的光谱。不同结构的分子，其电子跃迁方式不同，吸收的紫外光波长也不同结构的分子，其电子跃迁方式不同，吸收的紫外光波长也不同，吸收率也不同。不同，吸收率也不同。根据样品的吸收波长范围，吸光强度来鉴别不同的物质结构根据样品的吸收波长范围，吸光强度来鉴别不同的物质结构的差异。的差异。第十二张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（二）常用术语（二）常用术语 特征吸收曲线

9、：特征吸收曲线：吸收光谱曲线上有起伏的峰谷时称为特征吸收曲线。吸收光谱曲线上有起伏的峰谷时称为特征吸收曲线。最大吸收峰：最大吸收峰：吸收曲线上最大吸收峰所对应的波长。吸收曲线上最大吸收峰所对应的波长。红移：红移：吸收峰向长波方向移动。吸收峰向长波方向移动。紫移紫移(或蓝移）：或蓝移）：吸收峰向短波方向移动。吸收峰向短波方向移动。末端吸收：末端吸收：在紫外吸收曲线短波末端吸收增强，但未成峰形。在紫外吸收曲线短波末端吸收增强，但未成峰形。生色基团：生色基团：分子中产生吸收峰的主要原子或原子团。分子中产生吸收峰的主要原子或原子团。助色基团：助色基团：使生色基团所产生的吸收峰向红移的原子或原子团。使生

10、色基团所产生的吸收峰向红移的原子或原子团。等吸收点：等吸收点：两个或两个以上化合物的吸收强度相等的波长。两个或两个以上化合物的吸收强度相等的波长。第十三张，PPT共九十三页，创作于2022年6月R吸收带：吸收带：含含C=O，N=O，NO2和和N=N基有机物可产生这类谱带。它是基有机物可产生这类谱带。它是n*跃迁形成的吸收带跃迁形成的吸收带。K吸收带：吸收带：共扼烯烃取代芳香化合物可产生这类谱带。它是共扼烯烃取代芳香化合物可产生这类谱带。它是*跃迁形成的吸收带，跃迁形成的吸收带，max10000，吸收谱带较强。，吸收谱带较强。B吸收带：吸收带：B吸收带是芳香化合物及杂芳香化合物的特征谱带。在这个

11、吸收带有些化合吸收带是芳香化合物及杂芳香化合物的特征谱带。在这个吸收带有些化合物容易反映出精细结构。溶剂的极性、酸碱性等对精细结构的影响较大。物容易反映出精细结构。溶剂的极性、酸碱性等对精细结构的影响较大。E吸收带：吸收带：它也是芳香族化合物的特征谱带之一，吸收强度大，它也是芳香族化合物的特征谱带之一，吸收强度大，为为200014000，吸收波，吸收波长偏向紫外的低波长部分，有的在真空紫外区。长偏向紫外的低波长部分，有的在真空紫外区。第十四张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（三）应用举例（三）应用举例用紫外光谱，可以监测聚合反应用紫外光谱，可以监测聚合反应前后的变化，研究聚合反应的机前

12、后的变化，研究聚合反应的机理；理；定量测定有特殊官能团（如具定量测定有特殊官能团（如具有生色基或具有与助色基结合有生色基或具有与助色基结合的基团的基团)的聚合物的分子量与分子的聚合物的分子量与分子量分布；量分布；探讨聚合物链中共扼双键序列探讨聚合物链中共扼双键序列分布。分布。图图3-93-9甲苯和苯的紫外光谱图（甲苯和苯的紫外光谱图（苯；苯；甲苯）甲苯）第十五张，PPT共九十三页，创作于2022年6月图图3-10 3-10 胺引发甲基丙烯酸甲酯的紫外胺引发甲基丙烯酸甲酯的紫外光谱图光谱图 由图由图3-10可见，曲线可见，曲线4与曲线与曲线3相似，在相似，在254nm和和300nm都有都有吸收峰

13、，而与曲线吸收峰，而与曲线1和曲线和曲线2不不同，说明苯胺引发光聚合的产物同，说明苯胺引发光聚合的产物为二级胺，而不是一级胺。为二级胺，而不是一级胺。在反应过程中，苯胺先与在反应过程中，苯胺先与 MMA形成激基复合物，经电荷转形成激基复合物，经电荷转移形成的苯胺氮自由基引发移形成的苯胺氮自由基引发MMA聚合，在聚合物的端基聚合，在聚合物的端基形成二级胺。形成二级胺。第十六张，PPT共九十三页，创作于2022年6月二、红外光谱二、红外光谱红外光谱法又称为红外分光光度法，它是建立在分子吸收红外辐射红外光谱法又称为红外分光光度法，它是建立在分子吸收红外辐射基础上的分析方法。基础上的分析方法。红外光谱

14、是分子振动、转动能级跃迁的结果。红外光谱是分子振动、转动能级跃迁的结果。表表3-13-1红外辐射区的分类红外辐射区的分类 名称名称波长波长/m m波数波数/cm/cm-1-1能级跃迁类型能级跃迁类型近红外近红外照相区照相区0.780.781.31.3128201282077007700分子中分子中O-H,N-HO-H,N-H及及C-NC-N的倍频吸收的倍频吸收泛频区泛频区1.31.32.02.07700770050005000中红外中红外基本振动区基本振动区2 2252550005000400400分子中原子的振分子中原子的振动及分子的转动及分子的转动动远红外远红外转动区转动区25253003

15、004004003333分子的转动，晶分子的转动，晶格振动格振动第十七张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（一）红外光谱的基本原理（一）红外光谱的基本原理1分子吸收红外辐射的必要条件分子吸收红外辐射的必要条件（1）分子能吸收的红外辐射，应具有刚好能满足分子跃）分子能吸收的红外辐射，应具有刚好能满足分子跃迁时所需的能量，即迁时所需的能量，即E=hv，其中，其中E为两个振动能级间为两个振动能级间的能量差，的能量差，v为被吸收的红外辐射频率，为被吸收的红外辐射频率，h为普朗克常数。为普朗克常数。（2）辐射应与物质分子之间发生相互作用，也称偶合作用。）辐射应与物质分子之间发生相互作用，也称偶合作

16、用。吸收的结果是辐射的能量通过偶合而被转移到分子上。吸收的结果是辐射的能量通过偶合而被转移到分子上。第十八张，PPT共九十三页，创作于2022年6月2分子的转动光谱及振动光谱分子的转动光谱及振动光谱3分子的振动模式及其类型分子的振动模式及其类型图图3-11 3-11 聚乙烯中聚乙烯中CHCH2 2基团的振动模式基团的振动模式 第十九张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（二）红外光谱的基团频率及其影响因素（二）红外光谱的基团频率及其影响因素1常见化学基团的红外特征频率常见化学基团的红外特征频率在在40006700cm-1（2.51.5m）范围内，分子中的一些基团是）范围内，分子中的一些基团

17、是有着特征的基团频率的，这些频率是根据大量的研究所总结出来有着特征的基团频率的，这些频率是根据大量的研究所总结出来的经验相关关系。的经验相关关系。通常可以将中红外光谱划分为四个区域：通常可以将中红外光谱划分为四个区域：第一区域第一区域/氢伸缩区氢伸缩区第二区域第二区域/叁键区叁键区第三区域第三区域/双键区双键区第四区域第四区域/指纹区。指纹区。第二十张，PPT共九十三页，创作于2022年6月2影响基团频率和吸收带形状的因素影响基团频率和吸收带形状的因素(1)分子物理状态的影响分子物理状态的影响气态在气态状态下，参与红外吸收的分子的数目少，一般吸收谱带强度较小。气态在气态状态下，参与红外吸收的分

18、子的数目少，一般吸收谱带强度较小。随着气体压力的增大，分子间开始相互作用，精细结构逐渐消失，吸收带增宽。随着气体压力的增大，分子间开始相互作用，精细结构逐渐消失，吸收带增宽。液态分子间的相互作用增大，强度比气态的大。当形成氢键、发生缔合时，液态分子间的相互作用增大，强度比气态的大。当形成氢键、发生缔合时，谱带的频率数目和强度都会发生较大变化。谱带的频率数目和强度都会发生较大变化。固态固态物质的红外光谱，其吸收峰一般要比液态的更尖锐，峰的数固态固态物质的红外光谱，其吸收峰一般要比液态的更尖锐，峰的数目更多。目更多。(2)外部环境因素的影响外部环境因素的影响溶剂效应溶剂的极性会引起溶质的缔合溶剂效

19、应溶剂的极性会引起溶质的缔合,溶质的极性基团溶质的极性基团(如如C=OC=O，N=ON=O等等)的的伸缩振动频率将随溶剂极性的增加而降低，且强度往往增加。伸缩振动频率将随溶剂极性的增加而降低，且强度往往增加。氢键氢键氢键氢键X-H.YX-H.Y中的中的X X、Y Y原子通常是原子通常是O O、N N或或F F。氢键越强，振动频率越小，吸。氢键越强，振动频率越小，吸收带越宽，峰强度越大。缔合程度越强，越移向低波数。收带越宽，峰强度越大。缔合程度越强，越移向低波数。第二十一张，PPT共九十三页，创作于2022年6月(3)试样分子内部结构因素的影响试样分子内部结构因素的影响诱导效应诱导效应共扼效应共

20、扼效应 第二十二张，PPT共九十三页，创作于2022年6月中介效应中介效应化合物中存在有化合物中存在有孤对电子的原子，如孤对电子的原子，如O、S、N等，并与多重键原等，并与多重键原子相连时子相连时，可产生类似的共扼作用，称为中介效应。，可产生类似的共扼作用，称为中介效应。立体效应立体效应立体效应包括环的张力、立体阻碍。立体效应包括环的张力、立体阻碍。振动偶合振动偶合第二十三张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（三）红外光谱解析（三）红外光谱解析1试样制备与红外谱图绘制试样制备与红外谱图绘制根据试样性质，红外制样方法见表根据试样性质，红外制样方法见表3-2 在红外谱测试时应特别注意以下影响

21、因素在红外谱测试时应特别注意以下影响因素:（1）仪器参数的影响仪器参数的影响 应根据不同测试要求及时调整光源能量、增益、应根据不同测试要求及时调整光源能量、增益、扫描次数等直接影响信噪比的仪器参数。扫描次数等直接影响信噪比的仪器参数。（2）干扰因素的影响干扰因素的影响 注意环境湿度、样品污染、残留溶剂等干注意环境湿度、样品污染、残留溶剂等干扰因素，避免产生红外光谱图中附加吸收带。扰因素，避免产生红外光谱图中附加吸收带。（3）样品厚度的影响样品厚度的影响 对聚酯类极性物质要求样品厚度小一些，对对聚酯类极性物质要求样品厚度小一些，对聚烯烃类非极性物质要求厚大一些。聚烯烃类非极性物质要求厚大一些。第

22、二十四张，PPT共九十三页，创作于2022年6月2.红外谱图的解析红外谱图的解析（1）谱带的位置）谱带的位置含有含有羰基羰基聚合物在羰基振聚合物在羰基振动区动区(18001650cm-1)有最强的吸收。最有最强的吸收。最常见的是聚酯、聚羧酸和聚酰胺等聚合物。饱和聚烃和极性基团常见的是聚酯、聚羧酸和聚酰胺等聚合物。饱和聚烃和极性基团取代的聚烃在碳氢键的面内弯曲振动区（取代的聚烃在碳氢键的面内弯曲振动区（15001300cm-1）出现）出现强的吸收峰。强的吸收峰。聚醚、聚砜、聚醇等聚合物最强的是聚醚、聚砜、聚醇等聚合物最强的是C-O的伸缩振动，出现在的伸缩振动，出现在13001000cm-1区域内

23、。区域内。含有取代苯、不饱和双键以及含有硅和卤素的聚合物，除含硅和氟的聚含有取代苯、不饱和双键以及含有硅和卤素的聚合物，除含硅和氟的聚合物外，最强吸收峰均出现在合物外，最强吸收峰均出现在1000600cm-1区域。区域。第二十五张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（2）谱带的形状）谱带的形状有时从谱带的形状也能得到有关基团的一些信息。有时从谱带的形状也能得到有关基团的一些信息。例如含氢健和离子的基团可以产生很宽的红外谱带。例如含氢健和离子的基团可以产生很宽的红外谱带。谱带的形状也包括谱带是否有分裂，可用以研究分子内是否存在缔合谱带的形状也包括谱带是否有分裂，可用以研究分子内是否存在缔合以

24、及分子的对称性、旋转异构、互变异构等。以及分子的对称性、旋转异构、互变异构等。（3）谱带的相对强度）谱带的相对强度在相同仪器和相同样品厚度的条件下，比较两条谱带的强度常可在相同仪器和相同样品厚度的条件下，比较两条谱带的强度常可指示某特殊基团或元紊存在的信息。指示某特殊基团或元紊存在的信息。如分子中含有一些极性较强的基团，就将产生强的吸收带。如分子中含有一些极性较强的基团，就将产生强的吸收带。第二十六张，PPT共九十三页，创作于2022年6月3.其他其他在进行红外光谱解析时，还应注意以下几点在进行红外光谱解析时，还应注意以下几点:（1 1）光谱解析的正确性依赖于能否得到一张最佳的光谱图。）光谱解

25、析的正确性依赖于能否得到一张最佳的光谱图。（2 2）对未知塑料或添加剂的红外谱图的正确判别，除要掌握）对未知塑料或添加剂的红外谱图的正确判别，除要掌握红外分析的有关知识外，还必须对高聚物样品的来源性能及红外分析的有关知识外，还必须对高聚物样品的来源性能及用途有足够的了解。用途有足够的了解。（3 3）塑料谱图虽与分子链中重复单元的谱图相似，但它仍有自身的特）塑料谱图虽与分子链中重复单元的谱图相似，但它仍有自身的特殊性。由于聚集态结构的不同、共聚物序列结构的不同等都会影响谱殊性。由于聚集态结构的不同、共聚物序列结构的不同等都会影响谱图，因此在解析谱图时要特别注意。图，因此在解析谱图时要特别注意。第

26、二十七张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（四）红外光谱在塑料研究中的应用（四）红外光谱在塑料研究中的应用1塑料材料的分析与鉴别塑料材料的分析与鉴别图图3-12 3-12 未知聚合物谱图未知聚合物谱图第二十八张，PPT共九十三页，创作于2022年6月从从1500cm-1和和1590cm-1吸收带可看出有苯环骨架振动谱带吸收带可看出有苯环骨架振动谱带820cm-1是对位取代苯环上相邻两个氢的面外弯曲振动是对位取代苯环上相邻两个氢的面外弯曲振动而而17002000cm-1的一组不强的吸收带是苯环的的一组不强的吸收带是苯环的C-H面外弯曲振面外弯曲振动的倍频和合频，证明有苯环的存在。动的倍频和

27、合频，证明有苯环的存在。1760cm-1是是C=O的伸缩振动谱带。的伸缩振动谱带。1220cm-1、1190cm-1、1160cm-1等谱带是等谱带是C-O的伸缩振动吸收带的伸缩振动吸收带1080cm-1和和1050 cm-1是是C-O-与苯环相连的醚键的伸缩振动，与苯环相连的醚键的伸缩振动，1380cm-1和和1360cm-1这双峰吸收，是两个甲基同连接在一个碳原这双峰吸收，是两个甲基同连接在一个碳原子上的偕二甲基的特征峰子上的偕二甲基的特征峰2950cm-1是是CH3上的饱和上的饱和C-H伸缩振动吸收带伸缩振动吸收带由此，再查证标准谱图，可以得出该未知物是聚碳酸酯。由此，再查证标准谱图，可

28、以得出该未知物是聚碳酸酯。第二十九张，PPT共九十三页，创作于2022年6月2聚合反应过程的研究聚合反应过程的研究图图3-13 3-13 环氧树脂交联反应谱图环氧树脂交联反应谱图913cm-1的吸收峰是环氧基的特征峰，随着反应进行，该峰逐渐减小。的吸收峰是环氧基的特征峰，随着反应进行，该峰逐渐减小。第三十张，PPT共九十三页，创作于2022年6月3高聚物结晶形态的研究高聚物结晶形态的研究用红外吸收光谱可测定高聚物样品的结晶度，也可研究结晶动力用红外吸收光谱可测定高聚物样品的结晶度，也可研究结晶动力学等。学等。由于完全结晶高聚物的样品很难获得，因此不能仅用红由于完全结晶高聚物的样品很难获得，因此

29、不能仅用红外吸收光谱独立地测量结晶度的绝对量，需要依靠其它外吸收光谱独立地测量结晶度的绝对量，需要依靠其它测试方法如测试方法如X X射线衍射法等测量的结果作为相对标准来计算结晶射线衍射法等测量的结果作为相对标准来计算结晶谱带的吸收率。谱带的吸收率。第三十一张，PPT共九十三页，创作于2022年6月三、分光光度法三、分光光度法分光光度分析是基于不同物质的分子、原子或离子对电磁分光光度分析是基于不同物质的分子、原子或离子对电磁辐射的选择性吸收而建立起来的方法，属于辐射的选择性吸收而建立起来的方法，属于吸收光谱吸收光谱分析。分析。它以物质微粒吸收某一波长的光为基准，表现为微粒的吸它以物质微粒吸收某一

30、波长的光为基准，表现为微粒的吸光度值（光度值（A）为波长（）为波长（）的函数关系。将吸光度对波长）的函数关系。将吸光度对波长作图，即得到吸收曲线（或称为吸收光谱）。作图，即得到吸收曲线（或称为吸收光谱）。其中最大吸收波长（其中最大吸收波长（max）表示物质对辐射的特征吸）表示物质对辐射的特征吸收或选择吸收，它与物质微粒的结构有关。收或选择吸收，它与物质微粒的结构有关。第三十二张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（一）目视比色法和光电比色法（一）目视比色法和光电比色法1 1目视比色法目视比色法用眼睛观察、比较溶液颜色深浅以确定物质含量的方法称为目视比色用眼睛观察、比较溶液颜色深浅以确定物质

31、含量的方法称为目视比色法法 2 2光电比色法光电比色法是借助光电比色计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，是借助光电比色计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，然后根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求出被测物质的含量的。然后根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求出被测物质的含量的。光电比色计通常是由光源、滤光片、比色皿、光电池、检流光电比色计通常是由光源、滤光片、比色皿、光电池、检流计等五个部件组成。计等五个部件组成。第三十三张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（二）分光光度法（二）分光光度法1 1分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理分光光度分析的理论基础是分光光度分析的

32、理论基础是朗伯朗伯比耳定律比耳定律，它以被测物质分子，它以被测物质分子吸收某一波长的单色光为基础吸收某一波长的单色光为基础 I/I0=10-abc 或或 lg(I0/I)=abc式中：式中：I0，入射光的强度；，入射光的强度；I，透射光的强度；，透射光的强度；a，吸光系数；，吸光系数；b，光通过透明物的距离，一般即为吸收池的厚度，其单位用，光通过透明物的距离，一般即为吸收池的厚度，其单位用cm表示；表示；c，被测物质的浓度，被测物质的浓度，g/L；I/I0，透射比，透射比 第三十四张，PPT共九十三页，创作于2022年6月2 2分光光度法的特点分光光度法的特点灵敏度高，可测物质浓度为灵敏度高，

33、可测物质浓度为(10-510-6)mol/L，即相当于含量为，即相当于含量为（0.0010.0001）%的微量物质；的微量物质；准确度较高，分光光度法的相对误差为（准确度较高，分光光度法的相对误差为（25）%；操作简便、快捷，在试样处理为试液后，一般只需要显色和测操作简便、快捷，在试样处理为试液后，一般只需要显色和测定两个步骤便可得结果；定两个步骤便可得结果；应用广泛，几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或间应用广泛，几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或间接地用比色法或分光光度法进行测定。接地用比色法或分光光度法进行测定。第三十五张，PPT共九十三页，创作于2022年6月分光

34、光度计的特点：分光光度计的特点：入射光是入射光是单色光单色光，可以得到精确细致的吸收光谱曲线；，可以得到精确细致的吸收光谱曲线；可以任意选取某种波长的单色光，利用吸光度的加和性，可以任意选取某种波长的单色光，利用吸光度的加和性，可以同时测定溶液中可以同时测定溶液中两种或两种两种或两种以上的组分；以上的组分；入射光的入射光的波长范围扩大波长范围扩大了，只要在紫外或红外光区域中有吸收了，只要在紫外或红外光区域中有吸收峰的物质，都可以用分光光度法进行测定。峰的物质，都可以用分光光度法进行测定。一般按工作波长范围一般按工作波长范围分类分类。原子吸收分光光度计主要用于低含量。原子吸收分光光度计主要用于低

35、含量元素的定量测定，紫外元素的定量测定，紫外可见分光光度计主要应用于无机物和有可见分光光度计主要应用于无机物和有机物的测定，红外分光光度计主要用于结构分析。机物的测定，红外分光光度计主要用于结构分析。第三十六张，PPT共九十三页，创作于2022年6月图图3-14 3-14 单光束分光光度计的光路示意图单光束分光光度计的光路示意图第三十七张，PPT共九十三页，创作于2022年6月图图3-15 3-15 双光束分光光度计原理示意图（双光束分光光度计原理示意图（M1M1、M2M2、M3M3、M4M4为反射镜）为反射镜）第三十八张，PPT共九十三页，创作于2022年6月3 3分光光度法测定方法及应用分

36、光光度法测定方法及应用分光光度法是通过测量吸光物质对分光光度法是通过测量吸光物质对单色光的吸收，根据光吸收定律来单色光的吸收，根据光吸收定律来确定物质的含量的方法。确定物质的含量的方法。（1 1）原子吸收分光光度法）原子吸收分光光度法是基于待测物质基态原子蒸气对锐线光是基于待测物质基态原子蒸气对锐线光源发射的特征谱线的吸收源发射的特征谱线的吸收,对元素进行定对元素进行定量的分析方法。量的分析方法。在冶金、矿山、农业、环保、石油、化在冶金、矿山、农业、环保、石油、化工、食品、医药卫生、材料、生命科学工、食品、医药卫生、材料、生命科学等行业的分析实验室得到广泛应用。等行业的分析实验室得到广泛应用。

37、第三十九张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（2 2）紫外）紫外可见分光光度法可见分光光度法属于分子吸收光谱分析法。属于分子吸收光谱分析法。是根据物质分子对紫外、可见光区辐射的吸收特征，对物质的是根据物质分子对紫外、可见光区辐射的吸收特征，对物质的组成进行定性、定量及结构分析的方法。组成进行定性、定量及结构分析的方法。由于具有较高的灵敏度和准确度，选择性较好，操作快速、由于具有较高的灵敏度和准确度，选择性较好，操作快速、简便，仪器设备价格低廉、简单。简便，仪器设备价格低廉、简单。在工业、农业、医药卫生、食品检验、环保、生命科学、科在工业、农业、医药卫生、食品检验、环保、生命科学、科研等领

38、域得到广泛应用。研等领域得到广泛应用。第四十张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（3 3）红外分光光度法）红外分光光度法是依据物质对红外光区电磁辐射的特征吸收，对化合物分子结构是依据物质对红外光区电磁辐射的特征吸收，对化合物分子结构进行测定和物质化学组成进行分析。进行测定和物质化学组成进行分析。分析特征性强，气体、液体、固体样品都可以测定，具有用量少，分析特征性强，气体、液体、固体样品都可以测定，具有用量少，分析速度快，不破坏样品的特点分析速度快，不破坏样品的特点能进行定性和定量分析，而且该法是鉴定化合物和测定分子结构能进行定性和定量分析，而且该法是鉴定化合物和测定分子结构的最有效的方法

39、之一的最有效的方法之一在化学、化工、催化、石油、材料、生物、物理、医学、大气、环境、在化学、化工、催化、石油、材料、生物、物理、医学、大气、环境、地理、天文等诸多研究领域得到了广泛应用。地理、天文等诸多研究领域得到了广泛应用。第四十一张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（三）应用举例（三）应用举例SN/T 2183-2008规定了通过规定了通过分光光度法，测定高分子材分光光度法，测定高分子材料食品模拟物中甲醛的迁移料食品模拟物中甲醛的迁移量，适用于与食品接触的高量，适用于与食品接触的高分子材料中甲醛（包括由六分子材料中甲醛（包括由六亚甲基四胺转化的甲醛）在亚甲基四胺转化的甲醛）在四种食品

40、模拟物（水，四种食品模拟物（水，3%乙乙酸溶液，酸溶液，10%乙醇溶液和橄榄乙醇溶液和橄榄油）中迁移量的测定。油）中迁移量的测定。第四十二张，PPT共九十三页，创作于2022年6月四、激光拉曼光谱法四、激光拉曼光谱法拉曼光谱是一种散射光谱拉曼光谱是一种散射光谱拉曼光谱分析法是基于印度科学家拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.C.V.拉曼拉曼(Raman)(Raman)所所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面的信息，并应谱进行分析以得到分子振动、转动方面的信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。用于分子

41、结构研究的一种分析方法。第四十三张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（一）（一）拉曼光谱的基本原理拉曼光谱的基本原理 若入射光光子与样品分子在发生碰撞时有能量交换，不仅改变了方向，而且散射若入射光光子与样品分子在发生碰撞时有能量交换，不仅改变了方向，而且散射光的频率也发生改变而不同于激发光的频率，即称为非弹性碰撞，这种光散射就光的频率也发生改变而不同于激发光的频率，即称为非弹性碰撞，这种光散射就称为拉曼散射。称为拉曼散射。产生拉曼散射的原因是光子与分子之间发生了能量交换，若光子把一部分能量给了样产生拉曼散射的原因是光子与分子之间发生了能量交换，若光子把一部分能量给了样品分子，得到的散射光

42、能量减少，在垂直方向测量到的散射光中，可以检测到频率为品分子，得到的散射光能量减少，在垂直方向测量到的散射光中，可以检测到频率为(0-E/h)的的线，称为斯托克斯线线，称为斯托克斯线；拉曼散射效应能级跃迁图拉曼散射效应能级跃迁图 第四十四张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（二）拉曼光谱的特点（二）拉曼光谱的特点与红外光谱相比，拉曼散射光谱主要具有下述优点：与红外光谱相比，拉曼散射光谱主要具有下述优点：（1 1）拉曼光谱的生成是一个散射过程，因而任何大小、形状、透）拉曼光谱的生成是一个散射过程，因而任何大小、形状、透明程度不一的样品，只要能被激光照射到，就可直接用于测量。明程度不一的样品

43、，只要能被激光照射到，就可直接用于测量。由于激光束直径小，可聚焦，极徽量的样品也都可以测量。由于激光束直径小，可聚焦，极徽量的样品也都可以测量。（2 2）水由于极性很强，其红外吸收非常强烈。但水的拉曼散射却）水由于极性很强，其红外吸收非常强烈。但水的拉曼散射却极微弱，因而水溶液样品可直接进行侧量。此外，玻璃的拉曼散极微弱，因而水溶液样品可直接进行侧量。此外，玻璃的拉曼散射也较弱，玻璃可作为窗口材料。射也较弱，玻璃可作为窗口材料。（3 3）对于聚合物来说，拉曼光谱可得到更丰富的谱带，）对于聚合物来说，拉曼光谱可得到更丰富的谱带，S-S,C-C,S-S,C-C,C=C,N=NC=C,N=N等化学键

44、在拉曼光谱中的信号都很强烈。等化学键在拉曼光谱中的信号都很强烈。第四十五张，PPT共九十三页，创作于2022年6月（三）拉曼光谱在塑料结构研究方面的应用（三）拉曼光谱在塑料结构研究方面的应用拉曼光谱在表征高分子链的碳拉曼光谱在表征高分子链的碳-碳骨架振动方面更为有效碳骨架振动方面更为有效 ；对于同类；对于同类型聚合物的区分，拉曼光谱也有其独到之处。型聚合物的区分，拉曼光谱也有其独到之处。图图3-193-19聚酰胺的拉曼光谱图（聚酰胺的拉曼光谱图（a a）尼龙）尼龙-8-8（b b）尼龙）尼龙-11-11 第四十六张，PPT共九十三页，创作于2022年6月图图3-20丙烯在丙烯在1600cm-1

45、以下的拉以下的拉曼谱图（曼谱图（a）无规；（）无规；（b）间规；）间规；（c）等规）等规 图图3-21丙烯在丙烯在1600cm-1以下的红以下的红外光谱图（外光谱图（a）无规；（）无规；（b）间规；）间规；（c）等规）等规 第四十七张，PPT共九十三页，创作于2022年6月图图3-22 聚乙烯的拉曼光谱（聚乙烯的拉曼光谱（a）高）高密度；（密度；（b）低密度；（）低密度；（c）低密度）低密度熔体熔体 拉曼光谱也可用于塑拉曼光谱也可用于塑料的风化、降解、结料的风化、降解、结晶度和取向性等方面晶度和取向性等方面的研究的研究 第四十八张，PPT共九十三页，创作于2022年6月第三章 塑料的仪器分析法

46、 第三节第三节 热分析和热热分析和热-力分析力分析 第四十九张，PPT共九十三页，创作于2022年6月热分析是在规定的气氛中测量样品的性质随时间或温度的变化、热分析是在规定的气氛中测量样品的性质随时间或温度的变化、并且样品的温度是程序控制的一类技术。并且样品的温度是程序控制的一类技术。物理性质物理性质热分析方法热分析方法简称简称定义定义质量质量热重法热重法TGTG测量物质的质量与温度关系的一种技术测量物质的质量与温度关系的一种技术逸出气分析逸出气分析法法EGAEGA测量自物质放出的一种测量自物质放出的一种(或数种或数种)挥发物的挥发物的类别及分量与温度关系的一种技术类别及分量与温度关系的一种技

47、术温度温度差热分析法差热分析法DTADTA测量物质与参比物之间温度差与温度关系测量物质与参比物之间温度差与温度关系的一种技术的一种技术热量热量差示扫描量差示扫描量热法热法DSCDSC测量输给物质与参比物的功率差与温度关测量输给物质与参比物的功率差与温度关系的一种技术系的一种技术尺寸尺寸热膨胀法热膨胀法TDTD测量物质在可忽略的负荷下尺度与温度关测量物质在可忽略的负荷下尺度与温度关系的一种技术系的一种技术力学特性力学特性热机械分析热机械分析法法TMATMA测量物质在受非振荡性负荷下所产生的形测量物质在受非振荡性负荷下所产生的形变与温度关系的一种技术变与温度关系的一种技术动态热机械动态热机械法法D

48、MADMA测量物质在受振荡性负荷下动态模数或阻测量物质在受振荡性负荷下动态模数或阻尼与温度关系的一种技术尼与温度关系的一种技术第五十张，PPT共九十三页，创作于2022年6月一、热重分析一、热重分析(一一)测试原理测试原理热重法（热重法（TG）是在程序控温下测量物质的质量与温度）是在程序控温下测量物质的质量与温度(或时间或时间)关系的一种方法。关系的一种方法。微商热重法（微商热重法（DTG），它是将所得到的），它是将所得到的TG曲线再取其一阶导曲线再取其一阶导数的方法。数的方法。凡是物质加热（或冷却）过程中有重量变化的，凡是物质加热（或冷却）过程中有重量变化的，(聚合物的热裂解以聚合物的热裂解

49、以及配合剂的挥发等及配合剂的挥发等)都可以测量。都可以测量。如果没有重量变化的过程则不能使用这两种方法来测量。如果没有重量变化的过程则不能使用这两种方法来测量。(例如，例如，聚合物的玻璃化转变过程聚合物的玻璃化转变过程)。第五十一张，PPT共九十三页，创作于2022年6月图图3-233-23热天平的原理图热天平的原理图第五十二张，PPT共九十三页，创作于2022年6月图图3-24热天平的基本构造热天平的基本构造（1.试样；试样；2.加热炉；加热炉；3.热电偶；热电偶；4.散热片；散热片；5.气体入口；气体入口；6.天平梁；天平梁；7.吊带；吊带；8.磁铁）磁铁）第五十三张，PPT共九十三页，创

50、作于2022年6月从一个样品的从一个样品的TGTG曲线中可得出如下信息：曲线中可得出如下信息：开始失重的温度；开始失重的温度；失重结束时的温度；失重结束时的温度；失重的量失重的量(从纵坐标表示出从纵坐标表示出)；失重是单阶段还是多阶段及各阶段相对的温度和失重量；失重是单阶段还是多阶段及各阶段相对的温度和失重量；失重的速率，它可从失重曲线的斜率了解到，曲线斜失重的速率，它可从失重曲线的斜率了解到，曲线斜率大的失重速度快，反之则较缓慢，还可从曲线作反应率大的失重速度快，反之则较缓慢，还可从曲线作反应速度、反应级数和反应活化能的推导。速度、反应级数和反应活化能的推导。第五十四张，PPT共九十三页，创