常见高分子红外光谱谱图常见高分子红外光谱.pdf

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1、 1 / 24 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 hc h 1 2 h 对于线性谐振子 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 2 / 24 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 3 / 24 面

2、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 2919cm -1 CH2 不对称伸缩振动 2851 cm -1 CH2 对称伸缩振动 1467 cm -1 CH2 弯曲振动 725 cm -1 （CH2）n（n4） 面内摇摆振动 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

3、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。 4 / 24 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） 5 / 24 低压 888cm 1 CCH2 面外变形 990cm 1 -CH=CH2 面外变形 909cm 1 -CH=CH2 面外变形 970cm 1 反式-CH=CH- 面外变形 中压 990cm 1 -CH=CH2 面外变形 909cm 1 -CH=CH2 面外变形 高压 888cm 1 CCH2 面外变形 2.聚丙烯 无规聚丙烯 2953 cm 1 CH3 不对称伸缩振动 2917 cm 1 CH2 不对称伸缩

4、振动 2873 cm 1 CH3 对称伸缩振动 2845 cm 1 CH2 对称伸缩振动 1459 cm 1 CH2 弯曲振动 1377 cm 1 CH3 对称变形振动 1156 cm 1 CH3 面外摇摆振动 971 cm 1 CH3 面内摇摆振动 6 / 24 等规聚丙烯 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 H 2 C C CH 3 CH 3 n 2975 cm 1 CH3 不对称伸缩振动 2950

5、 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2894 cm 1 CH3 对称伸缩振动 1471 cm 1 CH2 弯曲振动 1388、1365 cm 1 C-(CH3)2 对称变形振动 1229 cm 1 骨架振动 聚异丁烯的光谱是很简单的，异丙基结构为其主要特征。 7 / 24 4.聚丁二烯 丁二烯聚合可以生成多种结构不同的异构体。 H2 C H C HC CH 2 C C H CH 2 H H 2 C C C H CH 2 H 2 C 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 3072 cm 1 -

6、CH=CH2 伸缩振动 3005 cm 1 -CH=CH2 伸缩振动 2915 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2840 cm 1 CH2 对称伸缩振动 1640 cm 1 C=C 伸缩振动 1417 cm 1 CH2 弯曲振动 991 cm 1 -CH=CH2 面外变形 905 cm 1 -CH=CH2 面外变形 8 / 24 顺式1，4-聚丁二烯 3072 cm 1 -CH=CH2 伸缩振动 3005 cm 1 -CH=CH2 伸缩振动 2915 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2843 cm 1 CH2 对称伸缩振动 1639 cm 1 C=C 伸缩振动 1435 cm 1 CH2

7、弯曲振动 992 cm 1 （1，2-）-CH=CH2 面外变形 965 cm 1 （反式1，4）CH=CH- 面外变形 910 cm 1 （1，2-）-CH=CH2 面外变形 727 cm 1 （CH2）2 面外变形 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。 9 / 24 5.丁二烯苯乙烯共聚物 CH H 2 C H C C H H 2 C 3067、3023 cm 1 （苯环）=CH 伸缩振动 2915 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2842 cm 1 CH2 对称伸缩振动 1639 cm 1

8、C=C 伸缩振动 1600、1492 cm 1 苯环-CH=CH- 1442 cm 1 CH2 弯曲振动 966 cm 1 （反式1，4）CH=CH- 面外变形 911 cm 1 （1，2-）-CH=CH2 面外变形 757、699 cm 1 单取代苯环 CH 面外变形 10 / 24 6.丁二烯丙烯腈共聚物 2923 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2848 cm 1 CH2 对称伸缩振动 2236 cm 1 C N 伸缩振动 1639 cm 1 C=C 伸缩振动 1440 cm 1 CH2 弯曲振动 968 cm 1 （反式1，4）CH=CH- 面外变形 917 cm 1 （1，2-）-

9、CH=CH2 面外变形 11 / 24 7.聚异戊二烯 三种可合成异构体 C C H H 2 C H 3 C CH 2 C C H 2 C H H 3 C CH 2 H 2 C H C C CH 2 CH 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 3034 2960 cm 1 CH3 不对称伸缩振动 2927 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2853 cm 1 CH2 对称伸缩振动 2236 cm 1 C N 伸缩振动 1663 cm 1 C=C 伸缩振动 1448 cm 1 CH2 弯曲振动 13

10、75 cm 1 CH3 弯曲振动 887 cm 1 （3，4-） C=CH2 面外变形 835 cm 1 （顺式1，4-）CH=CH2- 面外变形 12 / 24 8.聚苯乙烯 3082、3059、3025、3000 cm 1 苯环CH 伸缩振动 2923 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2849 cm 1 CH2 对称伸缩振动 1600、1582、1492、1452 cm 1 苯环CC 弯曲振动 1372 cm 1 CH 弯曲振动 1068、1028 cm 1 单取代苯环 CH 面内变形 756、657 cm 1 单取代苯环 CH 面外变形 13 / 24 9.丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物 3

11、059、3026 cm 1 苯环CH 伸缩振动 2923 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2849 cm 1 CH2 对称伸缩振动 2237 cm 1 C N 伸缩振动 1634 cm 1 C=C 伸缩振动 1602、1492、1452 cm 1 苯环CC 弯曲振动 1362 cm 1 CH 弯曲振动 1068、1028 cm 1 单取代苯环 CH 面内变形 965 cm 1 （反式1，4）CH=CH- 面外变形 756、657 cm 1 单取代苯环 CH 面外变形 14 / 24 10.聚氯乙烯 CH2CHCl 2970 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2911 CH2 不对称伸缩振动

12、1426 cm 1 CH2CHCl 对称伸缩振动 1334、1254 cm 1 CHCl 伸缩振动 1099 cm 1 -C-C- 骨架弯曲振动 1602、1492、1452 cm 1 苯环CC 弯曲振动 962 cm 1 CH2- 面内变形 693、614 cm 1 C-Cl 伸缩振动 11.聚四氟乙烯（CF2-CF2-） 1210 cm 1 CF2 不对称伸缩振动 1151 cm 1 CF2 对称伸缩振动 15 / 24 12.聚碳酸酯 1776 cm 1 C=O 伸缩振动 1597、1504、1463 cm 1 苯环CC 弯曲振动 1365 cm 1 C(CH3)2 弯曲振动 1235、

13、1194、1163 cm 1 COC 伸缩振动 1600、1582、1492、1452 cm 1 苯环CC 弯曲振动 1085、1015 cm 1 对位取代苯环 CH 面内变形 830 cm 1 对位取代苯环 CH 面外变形 16 / 24 13.聚对苯二甲酸乙二醇酯 3055 cm 1 苯环=C-H 伸缩振动 2969 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2908 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 1717 cm 1 C=O 伸缩振动 1614、1579、1506、1454 cm 1 苯环CC 弯曲振动 1472 cm 1 CH2 弯曲振动 1265、1130 cm 1 COC 伸缩振动 16

14、00、1582、1492、1452 cm 1 苯环CC 弯曲振动 1021 cm 1 对位取代苯环 CH 面内变形 973 cm 1 COO 面内变形 873 苯环CH面内变形 849 CH2 面内变形 727 cm 1 苯环CH面外变形 17 / 24 14.聚对苯二甲酸丁二醇酯 15.聚醋酸乙烯酯 2930 cm 1 CH 伸缩振动 1738 cm 1 C=O 伸缩振动（强） 1433 cm 1 CH2 弯曲振动 1371 cm 1 CH3 对称变形振动 1239 cm 1 COC 不对称伸缩振动 1020 cm 1 COC 对称伸缩振动 18 / 24 16.乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA

15、） 2921 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2852 cm 1 CH2 对称伸缩振动 1738 cm 1 C=O 伸缩振动（强） 1463 cm 1 CH2 弯曲振动 1370 cm 1 CH3 对称变形振动 1242 cm 1 COC 不对称伸缩振动（强） 1020 cm 1 COC 对称伸缩振动（中） 956 cm 1 722 cm 1 （CH2）n（n4） 面内摇摆振动 608 cm 1 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

16、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。 19 / 24 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 1736 cm 1 C=O 伸缩振动（强） 1441 cm 1 CH2 弯曲振动 1371 cm 1 CH3 对称变形振动 1262、1198、1165 cm 1 COC 不对称伸缩振动 1020 cm 1 COC 对称伸缩振动 827 cm 1 CH3 面内摇摆 聚丙烯酸乙酯 20 / 24 1736 c

17、m 1 C=O 伸缩振动（强） 1448 cm 1 CH2 弯曲振动 1379 cm 1 CH3 对称变形振动 1255、1165 cm 1 COC 不对称伸缩振动 1026 cm 1 COC 对称伸缩振动 854 cm 1 CH2CH3 面内摇摆 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 1731 cm 1 C

18、=O 伸缩振动（强） 1479、1443 cm 1 CH2 弯曲振动 1378 cm 1 CH3 对称变形振动 1272、1240 cm 1 COC 不对称伸缩振动 1187、1148 cm 1 COC 对称伸缩振动 844 cm 1 CH3 面内变形 755 cm 1 CH3 面外变形 21 / 24 19.聚乙二醇 3313 cm 1 OH 伸缩振动（强） 2876 CH2 对称伸缩振动 1465 cm 1 CH2 弯曲振动 1378 cm 1 CH3 对称变形振动 1248 cm 1 COC 不对称伸缩振动 1113 cm 1 COC 对称伸缩振动 949 cm 1 COC 面内变形振动

19、 844 cm 1 CH2CH2O 面内变形 20.双酚 A型环氧树脂 22 / 24 1600、1582、1456 cm 1 苯环CC 弯曲振动 1508 cm 1 对位取代苯环CC 弯曲振动 1362 cm 1 C(CH3)2 弯曲振动 1248 cm 1 脂肪芳香醚C-O-C 反对称伸缩 1107、1036 cm 1 对位取代苯环 CH 面内变形 971、916、772 cm 1 端基环氧环 830 cm 1 对位取代苯环 CH 面外变形 21.聚酰胺 （R-CO-NHRNHCO） 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：33

20、00、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 3299 cm 1 NH 伸缩振动 2934 cm 1 CH2 不对称伸缩振动 2858 cm 1 CH2 对称伸缩振动 1633 cm 1 CO-NH 弯曲振动 1540 cm 1 CO-NH弯曲振动 1473 cm 1 CH2 弯曲振动 1276 cm 1 CONH弯曲振动 23 / 24 PA6 22

21、.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 24 / 24 聚醚型聚氨酯 23.聚二甲基硅氧烷 2963 cm 1 CH3 不对称伸缩振动 2905 cm 1 CH3 对称伸缩振动 1261 cm 1 CH3 变形振动 1093、1022 cm 1 Si-O 伸缩振动 865、801 cm 1 Si-（CH3）2 伸缩振动