红外光谱qqPPT课件

1、2021/2/11,1,常见聚合物红外特征谱图,2021/2/11,2,聚乙烯,2021/2/11,3,聚丙烯,2021/2/11,4,2021/2/11,5,2021/2/11,6,2021/2/11,7,2021/2/11,8,2021/2/11,9,2021/2/11,10,2021/2/11,11,2021/2/11,12,2021/2/11,13,2021/2/11,14,2021/2/11,15,2021/2/11,16,多重内反射光谱在聚合物表面的应用,2021/2/11,17,2021/2/11,18,2021/2/11,19,2021/2/11,20,2021/2/11,21

2、,2021/2/11,22,2021/2/11,23,粗甘油的鉴定,粗甘油是一种高浓度、无色、无气味、且有甜味的黏糊状液体。它有极强的溶解力，易溶于水和酒精，但难溶于油脂。 粗甘油的可能成分：1、甘油含量 80%-90%2、杂质含量 10% MAX3、含水量 10% MAX4、MONG 2.5% MAX5、有机物挥发残留 2.5% MAX6、未除糖7、含油量 0.5% MAX,2021/2/11,24,甘油，学名 丙三醇，是重要的化工及聚合物原料。 性质：无色透明粘稠液体。味甜，具有吸湿性，可燃。熔点17.8（18.17，20）。沸点290（分解），263.0（53.2kPa），240.0（2

3、6.6kPa）167.2（1.33kPa）153.8（0.665kPa），125.5（0.133kPa），闪点（开杯）177，相对密度1.26362（20/20），自燃点392.8，折射率1.4746，粘度（20）1499mPas，蒸气压（100）26Pa，表面张力（20）63.4mN/m,2021/2/11,25,甘油红外谱图 中科院上海有机化学研究所提供 34/scdb/default.htm,2021/2/11,26,废旧塑料橡胶炼制柴油,大型石油炼化装置,2021/2/11,27,2021/2/11,28,2021/2/11,29,新炼汽、柴油都含

4、有碱性氮等各种胶质、杂质物以及不饱和双键，遇见空气会迅速氧化变色，使油品质量大受影响。然而迄今为止，所有汽、柴油脱色、除杂基本上都一律采用强酸搅拌、沉渣处理法，对油品损失严重、沉渣污染严重。 很多文献称使用千分之几至万分之几 的乙二胺或其他活性胺，即可很好除去双键，大大稳定油品的颜色品质。 即使经过上述处理，在小炼油厂生产的柴油中用红外吸收仍测得大量双键的存在,2021/2/11,30,合成高分子材料的主要过程,2021/2/11,31,加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结合，一方面能够使重质油品通过催化裂化反应生成汽油、煤油和柴油等轻质油品，另一方面又可以防止生成大量的焦炭，而且还可以

5、将原料中的硫、氮、氧等杂质脱除，并使烯烃饱和。加氢裂化具有轻质油收率高、产品质量好的突出特点。 加氢裂化的化学反应 烃类在加氢裂化条件下的反应方向和深度，取决于烃的组成、催化剂性能以及操作条件，主要发生的反应类型包括裂化、加氢、异构化、环化、脱硫、脱氮、脱氧以及脱金属等。 烷烃的加氢裂化反应。在加氢裂化条件下，烷烃主要发生C-C键的断裂反应，以及生成的不饱和分子碎片的加氢反应，此外还可以发生异构化反应。 环烷烃的加氢裂化反应。加氢裂化过程中，环烷烃发生的反应受环数的多少、侧链的长度以及催化剂性质等因素的影响。单环环烷烃一般发生异构化、断链和脱烷基侧链等反应；双环环烷烃和多环环烷烃首先异构化成五

6、元环衍生物，然后再断链。 烯烃的加氢裂化反应。加氢裂化条件下，烯烃很容易加氢变成饱和烃，此外还会进行聚合和环化等反应。 芳香烃的加氢裂化反应。对于侧链有三个以上碳原子的芳香烃，首先会发生断侧链生成相应的芳香烃和烷烃，少部分芳香烃也可能加氢饱和生成环烷烃。双环、多环芳香烃加氢裂化是分步进行的，首先是一个芳香环加氢成为环烷芳香烃，接着环烷环断裂生成烷基芳香烃，然后再继续反应。 非烃化合物的加氢裂化反应。在加氢裂化条件下，含硫、氮、氧杂原子的非烃化合物进行加氢反应生成相应的烃类以及硫化氢、氨和水,小型炼油厂无能力购置高压加氢装置，导致裂化得到的柴油含有大量不饱和烃及硫、氮、氧等变色基团，尤其是大量的

7、双键不可能通过添加助剂的方式除去！-这就是小炼油厂柴油不断变色、凝胶的原因,2021/2/11,32,双单体马来酸酐/苯乙烯（MAH/St）接枝聚丙烯的研究,2021/2/11,33,需要解决的难题及创新点,面临的难题1：PP属非极性大分子且分子量大，与高极性高表面能的粘土片 层缺乏有效的结合力，PP大分子链很难靠机械力的作用插入 到粘土片层中使片层间距得到充分的扩大，不能使粘土以纳 米片层的形式分散在PP中。 面临的难题2：当粘土以纳米片层的形式分散在PP中后，如何保证片层的均 匀分布而不团聚，如何使PP基体与片层具有良好的界面作用。 解决方案： 课题组最终采用原位接枝PP同时插层有机蒙脱土

8、的方法，希望引入的接枝单体在接枝PP的同时，生成的PP接枝链能够靠化学力的作用插入到粘土片层中去，并依靠极性基团与粘土片层产生良好的结合力，这样PP的接枝物不但起到了大分子插层剂的作用，使粘土片层得以扩大，而且PP接枝物与粘土片层良好的界面作用，保证了粘土片层稳定、均匀地分散在基体中，故PP接枝物同时又起到了大分子相容剂的作用。课题组采用马来酸酐（MAH）作为接枝单体，主要是因为PP接枝MAH体的研究较多、应用也最广，引入MAH后，可改善复合材料的粘结性和涂饰性，同时由于MAH具有可二次反应的酸酐基团，有利于进一步与橡胶或弹性体共混复合（如PP/粘土/EPDM三元复合体系），给该复合体系留下了

9、广阔的发展和研究空间。 引入共单体St的目的是为了提高MAH的接枝率,2021/2/11,34,PP接枝MAH/St的工艺过程 （1）20gPP（075）溶于250ml沸腾的甲苯中，搅拌，直至完全溶解。 （2）恒温在95，依次加入MAH和St各6克，搅拌5min，加入600mg 过氧化苯甲酰(BPO),氮气保护下反应3h。 （3）出料，甲醇或丙酮絮凝，抽滤，自然风干至恒重,2021/2/11,35,PP接枝MAH/St接枝率的测定 将PP接枝物放入索氏抽提器中,用丙酮淋洗24小时。抽掉未反应的单体 及可能生成的均聚物和共聚物。抽提结束后，将接枝物放入真空烘箱中，60下干燥12h以上备用。 由于

10、马来酸酐分子上含有两个未反应的酸酐官能团，我们可以利用酸碱滴定的方法测定马来酸酐的接枝率。 称取0.1g-0.2g接枝物放入50ml甲苯中,在沸腾状态下溶解2h 以上，直至样品完全溶解。用0.01mol/L NaOH溶液进行滴定，并用0.1酚酞乙醇溶液作指示剂。为保证滴定的准确性，可用0.01mol/L HCl进行反滴定。 接枝率Gr的定义为：每100g接枝物中MAH单体的克数,计算公式为： Gr（消耗NaOH摩尔数 MAH分子量）/（2样品质量）100,2021/2/11,36,插图9 PP和PP接枝物的IR谱图 （图5.8）注：曲线1：纯PP 曲线2：PP-g-MAH（淋洗）MAH接枝率为

11、0.6% 曲线3：PP-g-MAH/St（未淋洗） 曲线4：PP-g-MAH/St（淋洗） MAH接枝率为1.6% MAH接枝率为1.6,由插图9可知，在1775cm-1和1850 cm-1两处为酸酐环上的羰基吸收峰,700 cm-1处为苯环的特征峰。2820、2860、2910 2940 cm-1处为PP的特征峰,脂肪抽提器,2021/2/11,37,接枝率的影响因素,2021/2/11,38,PP/PP接枝物/无机纳米颗粒复合材料(PCN)缺口冲击断面的形貌分析,2021/2/11,39,2021/2/11,40,2021/2/11,41,超支化聚酯改性碳酸钙/高密度聚乙烯复合 材料的制备

12、及其性能研究,CaCO3是一种来源广泛且价格低廉的无机填充粒子，在颜料、造纸、橡胶以及塑料等领域得到大量应用。经过表面处理的CaCO3往往被加入到聚合物基体中，起到降低成本同时维持甚至提高材料性能的目的。硬脂酸(SA)等带有非极性长链的脂肪酸常常用作CaCO3的表面处理剂。这类脂肪酸与CaCO3表面相互作用与包附键合的机理也被学者深入研究过。其他带有羧基基团的小分子或大分子也可以用来处理CaCO3表面,2021/2/11,42,超支化聚酯BoltornTM H20,商品化的超支化聚酯，具有16个端羟基，可以根据需要全部或部分改性成其它端基，如羧基，环氧，双键或长链烷基,Scheme 2.1 (

13、a) Idealized formula of BoltornTM H20,季戊四醇(B4)与2,2-二羟甲基丙酸(AB2)缩聚得到,2021/2/11,43,2021/2/11,44,Scheme 4.1 (b) Synthetic scheme of UH20,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA,2021/2/11,45,Figure 4.1 FTIR spectrum of (a) pure H20, (b) H20-COOH, (C) UH20, 1,4-dioxane as the solvent,2021/2/11,46,1，4二氧六环(1,4-dioxane,2021/2/11,47,

14、Figure 4.2 1H NMR spectra of (A) H20-COOH,2021/2/11,48,Figure 4.2 1H NMR spectra of (B) UH20,以加成方式开环的GMA的比例为19,2021/2/11,49,Figure 4.3 DRIFT spectra for: (a) Pure CaCO3; (b) CaCO3 coated with stearic acid; (c) CaCO3 coated with UH20,CaCO3+RCOOH Ca(OH)(OOCR)+CO2,Scheme 4.2,1589 cm-1处吸收峰的峰形发生了变化，并且相对峰

15、强增大，表明有羧酸钙生成，这是有机酸与CaCO3发生反应的结果,2021/2/11,50,HDPE与CaCO3复合材料的制备,HDPE与不同表面处理剂处理的CaCO3粒子按一定比例通过熔融共混相复合，熔融共混在XSS-300型密炼机（上海轻机模具厂）上进行，转子转速64 rpm，175 OC下混合10 min。测试样条在平板硫化仪上用板框热压法制备，模温175 OC，模压15 MPa，模压时间10 min。 得到如下复合材料：HDPE 、HDPE/UH20-CaCO3 、HDPE/Sa-CaCO3、 HDPEDCP 、HDPE/UH20-CaCO3DCP、 HDPE/Sa-CaCO3DCP D

16、CP-过氧化二异丙苯,2021/2/11,51,a,Figure 4.7 SEM images (x5000) of impact fracture surface (notched): (a) Pure HDPE,2021/2/11,52,Figure 4.7 SEM images (x5000) of impact fracture surface (notched): (b) HDPE/Sa-CaCO3 composite with 15 vol.% CaCO3; (c) HDPE/Sa-CaCO3 composite with 25 vol.% CaCO3; (d) HDPE/UH20

17、-CaCO3 composite with 15 vol.% CaCO3; (e) HDPE/UH20-CaCO3 composite with 25 vol.% CaCO3,b,c,d,e,SA,UH20,2021/2/11,53,a,Figure 4.8. SEM images (x5000) of impact fracture surface (notched): (a) HDPE blended with DCP,2021/2/11,54,b,c,d,Figure 4.8. SEM images (x5000) of impact fracture surface (notched)

18、: (b) HDPE/UH20-CaCO3DCP composite with 5 vol.% CaCO3; (c) HDPE/UH20-CaCO3 DCP composite with 15 vol.% CaCO3; (d) HDPE/UH20-CaCO3 DCP composite with 25 vol.% CaCO3,2021/2/11,55,e,f,Figure 4.8. SEM images (x5000) of impact fracture surface (notched): (e) HDPE/Sa-CaCO3DCP composite with 15 vol.% CaCO3

19、; (f) HDPE/Sa-CaCO3DCP composite with 25 vol.% CaCO3,2021/2/11,56,通过表面湿法处理，将含有羧基和双键的改性超支化聚酯（UH20）成功地与碳酸钙（CaCO3）接枝，其最大接枝率为9%。 力学性能测试表明，HDPE/Sa-CaCO3材料的力学性能得到了一定程度的提高，但HDPE/UH20-CaCO3的力学性能却大大劣化。SEM照片表明UH20的双键并没有在熔融共混的过程中与HDPE大分子链发生接枝反应。微量的引发剂过氧化二异丙苯（DCP）与表面处理剂一起被包覆在CaCO3的表面后，其研究结果表明，DCP的引入可以有效地使UH20与H

20、DPE大分子链发生接枝，在CaCO3表面包覆一层厚厚的界面层，从而较大程度地改善了CaCO3在基体中的分散效果，并使HDPE/UH20-CaCO3 DCP的力学性能，尤其是缺口冲击强度得到了显著的提高。与之相比，在HDPE/Sa-CaCO3 DCP中，由于硬脂酸缺乏与DCP反应的官能团，所以不能形成明显的界面层，导致其力学性能提高不明显。 在HDPE/UH20-CaCO3 DCP体系中，通过UH20与HDPE的接枝，在CaCO3粒子与HDPE基体间形成界面层，在受到应力作用时产生屈服变形，并进一步诱发周围基体发生韧性屈服，从而吸收大量的冲击能量，使材料的冲击性能得到大幅度的提高,2021/2/

21、11,57,2021/2/11,58,2021/2/11,59,2021/2/11,60,c) CH2面外变形振动(CH2)n，证明长碳链的存在,n=1 770785 cm-1 （中 ） n=2 740 750 cm-1 （中 ） n=3 730 740 cm-1 （中 ） n 722 cm-1 （中强,d) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度,2021/2/11,61,2021/2/11,62,2. 烯烃，炔烃,a)C-H 伸缩振动( 3000 cm-1,2021/2/11,63,b)C=C 伸缩振动(1680-1630 cm-1,166

22、0cm-1,分界线,2021/2/11,64,分界线1660cm-1 顺强，反弱 四取代（不与O，N等相连）无（C=C）峰 端烯的强度强 共轭使（C=C）下降20-30 cm-1,2140-2100cm-1 （弱） 2260-2190 cm-1 （弱,总结,2021/2/11,65,c)C-H 变形振动(1000-700 cm-1,面内变形（=C-H）1400-1420 cm-1 （弱） 面外变形（=C-H） 1000-700 cm-1 （有价值,2021/2/11,66,谱图,2021/2/11,67,2021/2/11,68,对比,烯烃顺反异构体,2021/2/11,69,3.醇（OH）

23、OH，CO,a)-OH 伸缩振动(3600 cm-1) b)碳氧伸缩振动(1100 cm-1,2021/2/11,70,OH基团特性,双分子缔合（二聚体）3550-3450 cm-1 多分子缔合（多聚体）3400-3200 cm-1,分子内氢键,分子间氢键,多元醇（如1，2-二醇 ） 3600-3500 cm-1 螯合键（和C=O，NO2等）3200-3500 cm-1 多分子缔合（多聚体）3400-3200 cm-1,分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而变,水（溶液）3710 cm-1 水（固体）3300cm-1 结晶水 3600-3450 cm-1,2021/2/11,71,3515cm-1,3640cm-1,3350cm-1,乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图,2950cm-1,2895 cm-1,2021/2/11,72,2021/2/11,73,2021/2/11,74,脂族和环的C-O-C as 1150-1070cm-1,芳族和乙烯基的=C-O-C,as 1275-1200cm-1 （1250cm-1,s 1075-1020cm-1,4. 醚（COC,脂族 R-OCH3 s (CH3) 2830-2815cm-1 芳族 Ar-OCH3 s (CH3) 2850cm-1,2021/2/11,75,5醛、酮,2021/2/1