红外光谱法鉴别高聚物研究优秀PPT.ppt

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1、红外光谱法定性鉴别高聚物红外光谱法定性鉴别高聚物l对未知高分子的红外光谱进行定性鉴别的主要方法可归纳为四种l1.对整个谱当作“分子指纹”，与标准谱图做比照；l2.依据高分子的元素组成分组分析；l3.以最强峰为线索分组分析；l4.按流程图分析（一）常见高分子红外光谱的主要特征（一）常见高分子红外光谱的主要特征l 1聚乙烯聚乙烯l 聚乙烯红外光谱是最简洁的高分子光谱图。聚乙烯红外光谱是最简洁的高分子光谱图。在约在约2950、1460和和720730cm-1处有处有3个很个很强的吸取峰，它们分别归属强的吸取峰，它们分别归属CH的伸缩、弯曲的伸缩、弯曲和摇摆振动。和摇摆振动。720730cm-1是双重

2、峰，其中是双重峰，其中720是无定形聚乙烯的吸取峰，是无定形聚乙烯的吸取峰，730是结晶聚乙是结晶聚乙烯的吸取峰。由于实际聚乙烯很少是完全线型烯的吸取峰。由于实际聚乙烯很少是完全线型的，低密度聚乙烯有很多支链，因而在的，低密度聚乙烯有很多支链，因而在1378cm-1处能视察到甲基弯曲振动谱带。处能视察到甲基弯曲振动谱带。l亚甲基的平面摇摆振动特征峰：l 2聚丙烯l 聚丙烯个每两个碳就有一个甲基支链，因而除了1460cm-1的CH2弯曲振动外，还有很强的甲基弯曲振动谱带出现在1378cm-1。CH3和CH2的伸缩振动叠加在一起，出现了28003000 cm-1的多重峰。l聚丙烯图的另一个主要特点

3、是在970和1155cm-1处呈现的CH2CH(CH3)的特征峰。全同聚丙烯与无规聚丙烯的主要区分是，全同聚丙烯除上述五条谱带外，在841、998和1304cm-1等还存在系列与结晶有关的谱带，而无规聚丙烯不能结晶，故不存在这些谱带。3聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯的红外光谱，其吸取峰很尖锐。聚苯乙聚苯乙烯的红外光谱，其吸取峰很尖锐。聚苯乙烯图常作为标准谱图。烯图常作为标准谱图。在在30003100cm-1旁边丰富的谱带，可辨别出旁边丰富的谱带，可辨别出2849、2923、3000、3025、3060和和3082cm-1等锐锋。等锐锋。28003000cm-1的谱带是饱和的谱带是饱和CH或者或者CH

4、2的伸缩振动，而的伸缩振动，而30003100cm-1的谱带属于苯环上的谱带属于苯环上CH的弯曲振动。的弯曲振动。1493cm-1和和1600cm-1的强峰是苯环的骨架振的强峰是苯环的骨架振动。动。700和和760cm-1是苯环上氢的面外弯曲振是苯环上氢的面外弯曲振动，它们的倍频和组频出现在动，它们的倍频和组频出现在1670、1740、1800、1870相相1940cm-1，都有力地证明白存，都有力地证明白存在单取代苯。在单取代苯。l高抗冲PS：添加丁苯橡胶或聚丁二烯，910和967两个峰增加到与1030、1070相当，967强峰表明存在反式丁二烯，1640出现峰表明存在不饱和键lABS可以依

5、据2240处出现氰基和967的C=C特征峰得到证明 4聚氯乙烯聚氯乙烯2900cm-1旁边的谱带说明旁边的谱带说明CH2的存在。由于受的存在。由于受到邻近氯原子的影响，到邻近氯原子的影响，CH2的弯曲振动从的弯曲振动从1460cm-1向低频位移至向低频位移至1430cm-1，同时强度，同时强度增加。增加。1250的的CH弯曲振动和弯曲振动和1330cm-1的的CH弯曲与弯曲与CH2摇摆的合频振动，也由于有氯摇摆的合频振动，也由于有氯原子在同一碳原子上而得到增加。原子在同一碳原子上而得到增加。在在600700cm-1内出现内出现CCl伸缩振动的吸取伸缩振动的吸取峰是另一个显著特征。此外在峰是另一

6、个显著特征。此外在960cm-1，有，有CH2面内摇摆谱带，在面内摇摆谱带，在1100cm-1有有CC伸缩伸缩振动谱带。振动谱带。l 5聚四氟乙烯聚四氟乙烯l 四氟乙烯的红外光谱在四氟乙烯的红外光谱在11001250cm-1有有23条极强的谱带，这是条极强的谱带，这是CF2的伸缩振动。有的伸缩振动。有时在时在2350cm-1可视察到它们的倍频。可视察到它们的倍频。500-640cm-1内有一系列谱带，来源于内有一系列谱带，来源于C-F变形振变形振动。动。l 6聚乙烯醇聚乙烯醇l 聚乙烯醇的特征是，在聚乙烯醇的特征是，在30003500cm-1内内有能形成氢键的有能形成氢键的OH伸缩振动强吸取峰

7、。在伸缩振动强吸取峰。在1100cm-1旁边有二级醇羟基旁边有二级醇羟基CO伸缩振动吸伸缩振动吸取峰。取峰。7聚醋酸乙烯聚醋酸乙烯由羰基伸缩振动产生的由羰基伸缩振动产生的1740cm-1谱带最强。而谱带最强。而最特征的是位于最特征的是位于1020和和1240cm-1的两谱带，的两谱带，分别属于酯基和分别属于酯基和OCH的伸缩振动，两者的伸缩振动，两者和和1740cm-1谱带结合起来可指示酯类的存在。谱带结合起来可指示酯类的存在。位于位于1370cm-1谱带是甲基的变形振动，由于谱带是甲基的变形振动，由于和羰基相连而使强度显著增加，可以指示醋酸和羰基相连而使强度显著增加，可以指示醋酸酯的存在。酯

8、的存在。在聚醋酸乙烯中由于含氧基团的谱带强度极大，在聚醋酸乙烯中由于含氧基团的谱带强度极大，使使2900cm-1旁边的旁边的CH2伸缩振动谱带变得很伸缩振动谱带变得很弱。弱。EVA 8聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA的红外光谱，特征谱带是的红外光谱，特征谱带是1730cm-1的的C=O伸缩振动以及伸缩振动以及1150、1190、1240、1268cm-1的的C-O-C伸缩振动。伸缩振动。这四个峰的低波数侧有一个这四个峰的低波数侧有一个1060cm-1的小峰，的小峰，这是间同立构峰，虽然样品是无规立构体，但这是间同立构峰，虽然样品是无规立构体，但是总含有少量间同立构体。是总含有少量间同

9、立构体。2900cm-1旁边甲基和次甲基的伸缩振动有明显旁边甲基和次甲基的伸缩振动有明显的多峰，可以视察到较高波数的的多峰，可以视察到较高波数的CH3峰比较低峰比较低波数的波数的CH2峰高，而且按结构单元中氢原子数峰高，而且按结构单元中氢原子数目它们的强度比大致为目它们的强度比大致为3:1。9聚丙烯腈聚丙烯腈最特征的谱带是最特征的谱带是2240cm-1的的CN伸缩振动。在伸缩振动。在共聚物中这一锐峰也是识别有否腈基的最好标共聚物中这一锐峰也是识别有否腈基的最好标记。此外，记。此外，1447cm-1的的CH弯曲振动也是比弯曲振动也是比较尖锐的强谱带。较尖锐的强谱带。10聚甲醛聚甲醛l特征谱带是9

10、00和935cm-1的很强的双峰，来自COC的伸缩振动与CH2摇摆振动的合频。11聚乙二醇聚乙二醇特征谱带是特征谱带是10801150cm-1的强吸取峰，归属的强吸取峰，归属于于C-O-C伸缩振动，在伸缩振动，在3200-3600cm-1范围内范围内的吸取是形成氢键的端羟基的伸缩振动引起的。的吸取是形成氢键的端羟基的伸缩振动引起的。12聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯特征谱带有三个，特征谱带有三个，1730cm-1处的羰基伸缩振动。处的羰基伸缩振动。1130和和1260cm-1处的处的COC伸缩振动，它们伸缩振动，它们共同表明酯类的存在。共同表明酯类的存在。1130和和1260cm-1

11、处强度处强度相像的两个强峰是对苯二甲酸基团的待征峰。相像的两个强峰是对苯二甲酸基团的待征峰。700900cm-1区有丰富的吸取峰说明存在苯环。区有丰富的吸取峰说明存在苯环。730cm-1是对位双取代苯环上的氢的面外弯曲振是对位双取代苯环上的氢的面外弯曲振动吸取，虽然不很典型，但也是对苯二甲酸基团动吸取，虽然不很典型，但也是对苯二甲酸基团的另一个证据。的另一个证据。830cm-1谱带属于芳环上两个相谱带属于芳环上两个相邻的邻的CH的面外弯曲振动。苯环在的面外弯曲振动。苯环在14501620cm-1区间内还应有多个吸取峰。区间内还应有多个吸取峰。3540cm-1弱谱带来自未反应羟基的伸缩振动。弱谱

12、带来自未反应羟基的伸缩振动。芳香酸脂肪酯：1720，C-O出现在1130、1260，脂肪酸脂肪酯：1735-1740，CO出现在1170lPET与其他芳香酯的C=O吸取相同，区分在于CO吸取和苯环CH的面内或面外振动13.尼龙尼龙尼龙尼龙66的红外光谱。其中酰胺基团特别特征的三的红外光谱。其中酰胺基团特别特征的三条谱带：条谱带：1640cm-1(酰胺酰胺1谱带谱带)羰基伸缩振动羰基伸缩振动14聚碳酸酯聚碳酸酯最强峰出现在最强峰出现在1240cm-1，属，属CO的伸缩振动，与的伸缩振动，与1780cm-1（芳酯羰基）处羰基伸缩振动的吸取（芳酯羰基）处羰基伸缩振动的吸取共同指示酯类。共同指示酯类。

13、1450-1620cm-1区间的吸取峰表明存在苯环。区间的吸取峰表明存在苯环。另一个特征是另一个特征是830cm-1有有CH弯曲振动的中等吸弯曲振动的中等吸取（对位取代苯）。取（对位取代苯）。PC聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯PET15.硝酸纤维素硝酸纤维素硝酸酯的特征谱带是硝酸酯的特征谱带是1285、1660和和845cm-1。同时应当存在纤维素的谱带，即同时应当存在纤维素的谱带，即1050cm-1强强峰及四周的一系列肩峰以及峰及四周的一系列肩峰以及3400cm-1旁边的旁边的宽峰，归属宽峰，归属CO相相OH的吸取。的吸取。16酚醛树脂酚醛树脂用六亚甲基四胺固化的线型酚醛树脂的红外光谱用六亚甲基四胺固

14、化的线型酚醛树脂的红外光谱图。图。3350和和1230cm-1分别对应于酚羟基和芳分别对应于酚羟基和芳香族醚键的吸取。香族醚键的吸取。1600cm-1双峰是苯环骨架双峰是苯环骨架的振动。的振动。760和和820cm-1的双峰表明左要是邻、的双峰表明左要是邻、对位连接。六亚甲基四胺在对位连接。六亚甲基四胺在1000cm-1处有尖处有尖锐的峰。锐的峰。17脲醛树脂脲醛树脂1640cm-1的峰是二级酰胺的羰基伸缩振动吸取的峰是二级酰胺的羰基伸缩振动吸取峰，即酰胺峰，即酰胺I带。带。1530cm-1和和1270cm-1都是都是NH和和CN振动的组合吸取。交联生成的振动的组合吸取。交联生成的COC的伸缩

15、振动位于的伸缩振动位于1040cm-1处，处，N-CO-N基团的弯曲振动位于基团的弯曲振动位于655cm-1处。处。19环氧树脂环氧树脂双酚双酚A型环氧树脂的红外光谱。由于具有芳香结型环氧树脂的红外光谱。由于具有芳香结构，其谱带特别丰富。构，其谱带特别丰富。830cm-1谱带归属于对位取代苯环上两个相邻氢谱带归属于对位取代苯环上两个相邻氢原子的面外弯曲振动，极具特征性。原子的面外弯曲振动，极具特征性。1250cm-1谱带对应于苯醚的吸取，谱带对应于苯醚的吸取，1040cm-1谱谱带对应于脂肪族醚的吸取。带对应于脂肪族醚的吸取。915cm-1谱带是由谱带是由于端环氧基的吸取而产生的，可用来测定未

16、反于端环氧基的吸取而产生的，可用来测定未反应的环氧基数量。应的环氧基数量。1360和和1380cm-1处一对双处一对双峰来自于双酚峰来自于双酚A中的甲基的对称弯曲振动。中的甲基的对称弯曲振动。其他典型红外谱图其他典型红外谱图ABS丁腈胶丁苯胶丁苯胶1，2加成聚丁二烯加成聚丁二烯HDPELDPESISSBS乙丙共聚物乙丙共聚物（二（二）按高分子元素组成分析）按高分子元素组成分析l1.无可鉴别元素的高分子l(1)只含碳和氢的高分子 全部饱和烃高分子都在2940cm-1左右和14301470cm-1出峰(常常是多峰)，大多数烃还含有甲基，在1370cm-1左右有吸取。环烷烃没有特殊的规律，只是在77

17、01430cm-1范围内有只几个中强的锐峰。l不饱和烃除 外，都在6701000cm-1有特征峰可用于鉴别。这些谱带可用来区分聚烯烃和聚二烯烃。但由于这些谱带受邻近基因的影响很大，所以利用价值有限。l芳烃在670900cm-1有一些相对较强的峰，对表征苯环及各种取代苯环，它们用于鉴定烃基苯、氯代苯酚都很牢靠。但对另一些化合物，特殊是苯核与羰基共轭时，这些峰会有些变更而失去牢靠性，虽然仍可以由此确定芳烃。多数芳烃在14301670cm-1有若干弱的锐峰，是苯环骨架振动的吸取。在1600-2000cm-1内，对应于不同的取代苯类型会出现一系列弱的但很特征的谱带，归属于苯环上CH面外弯曲振动的倍频与

18、合频(见图7-25。)l只含碳和氢的高分子可能出现的谱带汇总于表74和75。（2）含碳、氢、氧的高分子 含羰基的高分子 虽然15501825cm-1内的CO伸缩振动峰作为含羰基高分子的主要证据，其他波数的证据也是必需的(见表76)。脂肪酯与醛酮难以区分，它们的碳基峰位置差别很小。很多醛和酮在910-1330cm-1有强的吸取峰，但易与酯的CO吸取峰相混淆。在酸中由于羧基形成很强的氢键，使得羟基在3330cm-1的峰难以视察。酸的证据只有CH在2900cm-1的峰加宽，以及CO峰向低波数位移。含羟基的高分子含羟基的高分子 羟基吸取峰在羟基吸取峰在3130-3700cm-1区域内。对于任何状况下区

19、域内。对于任何状况下都不形成氢键的都不形成氢键的“自由自由”状态羟基，在状态羟基，在3570-3700cm-1有宽峰。多数羟基化合物的分子间会形成氢键，从而有宽峰。多数羟基化合物的分子间会形成氢键，从而在在3130-3570cm-1出现强的宽峰。出现强的宽峰。这类化合物若在惰性溶剂的稀溶液中测定，羟基峰变得这类化合物若在惰性溶剂的稀溶液中测定，羟基峰变得很锋利，且落入很锋利，且落入3570-3700cm-1的范围。假如在稀溶的范围。假如在稀溶液中测定也没有变更，说明羟基与分子的其他极性基液中测定也没有变更，说明羟基与分子的其他极性基团形成氢键，羟基间不存在氢键。形成分子内氢键时团形成氢键，羟基

20、间不存在氢键。形成分子内氢键时羟基吸取峰是羟基吸取峰是3130-3570cm-1的锐峰。含羟基高分子的锐峰。含羟基高分子的谱带于表的谱带于表7-7。醚类高分子醚类高分子 在在910-1330cm-1范围出现最强吸取峰的化合物范围出现最强吸取峰的化合物可能是醚。但脂肪醚易与醇混淆，芳香醚类似可能是醚。但脂肪醚易与醇混淆，芳香醚类似于酚改某些芳香酯，在确定之前必需证明是否于酚改某些芳香酯，在确定之前必需证明是否有碳基和羟基的存在。有碳基和羟基的存在。2.含氮高分子含氮高分子 很多含氮基团有特征峰，但以下结构没很多含氮基团有特征峰，但以下结构没有特征吸取：有特征吸取：NN和和 从而使偶氮化合物和叔胺

21、的图分析产生困难。从而使偶氮化合物和叔胺的图分析产生困难。（1）酰胺基团）酰胺基团 二级酰胺在二级酰胺在1560-1640cm-1有两个强度有两个强度相等的峰，是图的主峰。相等的峰，是图的主峰。8301670cm-1间的峰是困间的峰是困难的，一般聚酰胺在这个区域有很多峰，峰的位置和难的，一般聚酰胺在这个区域有很多峰，峰的位置和强度受结晶态的影响较大。一级酰胺只在强度受结晶态的影响较大。一级酰胺只在1640cm-1旁旁边有一个峰，通常形态困难但特别强。边有一个峰，通常形态困难但特别强。(2)聚酰亚胺聚酰亚胺 聚酰亚胺最有用的吸取峰是酰亚胺环上的聚酰亚胺最有用的吸取峰是酰亚胺环上的羰基的羰基的17

22、20和和1780cm-1双峰。双峰。1780是弱的锐峰。是弱的锐峰。（3）聚酰胺酰亚胺）聚酰胺酰亚胺 它的谱图酰胺和酰亚胺的吸它的谱图酰胺和酰亚胺的吸取峰并存。因而在取峰并存。因而在1670cm-1旁边有四个强峰表旁边有四个强峰表明未知物是聚酰胺酰亚胺，很牢靠。明未知物是聚酰胺酰亚胺，很牢靠。（4）聚氨酯）聚氨酯 存在二级酰胺的一对峰，但位置在存在二级酰胺的一对峰，但位置在1540和和1690cm-1。（5）腈类和异氰酸酯）腈类和异氰酸酯 这两类基团都在这两类基团都在2270cm-1旁边有一个特征峰，此峰离其他峰较远，较易旁边有一个特征峰，此峰离其他峰较远，较易识别。但这两类基团间的区分是困难

23、的，差别识别。但这两类基团间的区分是困难的，差别表现在异氰酸酯的峰很强，约是腈类的表现在异氰酸酯的峰很强，约是腈类的100倍，倍，形态也常常是双重的或不规则的。形态也常常是双重的或不规则的。（6）其他含氮高分子）其他含氮高分子 共价硝酸酯和硝基化合物共价硝酸酯和硝基化合物产生易识别的峰产生易识别的峰(见表见表78)含氮基团的特征谱带汇总在表含氮基团的特征谱带汇总在表78。4.含氯高分子含氯高分子 CCl产生中强、常常比较宽的峰，但位置变更产生中强、常常比较宽的峰，但位置变更太大而用处有限。聚偏二氯乙烯的太大而用处有限。聚偏二氯乙烯的CCl2基团在基团在1060cm-1的强峰很有用，在结晶聚合物

24、中分裂的强峰很有用，在结晶聚合物中分裂成锋利的双峰，是很有意义的特征峰。含氯高成锋利的双峰，是很有意义的特征峰。含氯高分子的谱带列于表分子的谱带列于表79。5含硫、磷或硅的高分子含硫、磷或硅的高分子SS、SC没有持征峰，没有持征峰，SH峰也很弱。但峰也很弱。但SO峰很峰很强，例如在高聚物中遇到的硫酸盐、二芳砜、磺酰胺强，例如在高聚物中遇到的硫酸盐、二芳砜、磺酰胺等的峰都是根强的。等的峰都是根强的。11101250cm-1间的强峰可以间的强峰可以说明硫的存在。假如化学试验发觉有氮，则在说明硫的存在。假如化学试验发觉有氮，则在1320cm-1处应有吸取峰、表明是磺酞胺。处应有吸取峰、表明是磺酞胺。

25、和硫类似，磷的有用的吸取峰来自和硫类似，磷的有用的吸取峰来自PO键。键。PH基团基团是例外，在是例外，在2380cm-1旁边有中强的特征峰。磷在高分旁边有中强的特征峰。磷在高分子常以磷酸酯的形式存在。其子常以磷酸酯的形式存在。其POC基团在基团在970cm-1有吸取，在有吸取，在1030cm-1，有一个更强且更宽，有一个更强且更宽的峰。的峰。硅出现很多有用的吸取峰。硅出现很多有用的吸取峰。SiH峰在峰在2170cm-1特别突特别突出，很易识别。出，很易识别。SiO在在1000-1110cm-1之间有强的之间有强的困难的宽峰。硅甲基和硅苯基分别在困难的宽峰。硅甲基和硅苯基分别在1250和和143

26、0cm-1出现尖锐的峰。出现尖锐的峰。Si-OH峰类似于醇的峰类似于醇的OH基峰。基峰。（三）按最强谱带的分组分析较强的谱带对的基团浓度较大，所以在鉴定上特殊重要。假如高分子中含有极性基团，对应于极性基团的谱带往往是最强的。能够很特征地反映这种高分子的结构。按高分子红外光谱个的第一吸取，可将图从1800-600cm-1分为六组即六个区，各有相同极性基团的同类高分子的吸取峰大都在同一个区内。须要说明的是，有些高分子的第一吸取出现在此范围外。（四）依据流程图对高分子材料进（四）依据流程图对高分子材料进行定性鉴别行定性鉴别人有了学问，就会具备各种分析实力，明辨是非的实力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富学问，培育逻辑思维实力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培育文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的学问面。有很多书籍还能培育我们的道德情操，给我们巨大的精神力气，鼓舞我们前进。