不同塑料的红外光谱的测定(选做实验)

不同塑料的红外光谱的测定（选做实验）小组成员：1153613石鹏皓1153624方勇1153633艾万鹏1153637张姜1153639王悦1153640杨磊1153643黄心权1153645潘炯分工明细：软件操作：杨磊、艾万鹏仪器操作：黄心权、张姜材料制备：潘炯、石鹏皓理论指导：方勇报告撰写：王悦、杨磊报告修订与整改：所有小组成员一、实验目的1、复习对红外图谱的解析，重温红外吸收光谱分析的基本原理；2、 通过红外吸收光谱的测定，熟料掌握NicoletFT-IR的使用方法；3、 测定不同塑料的红外光谱，并进行比较，了解不同塑料制品的不同组成。二、实验原理当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。红外光谱图通常用波长（入）或波数（。）为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率（T%）或者吸光度（A）为纵坐标，表示吸收强度。［1］红外光谱作为“分子的指纹”，广泛用于分子结构和物质化学组成的研究。利用物质对红外光波的吸收不进行定性及定量的，不同的物质具有不同的化学键，其吸收波长不同，而对光波吸收的多少与物质的量成正比，因此可以用来定量。本实验用NicoletFT-IR来测定不同塑料的红外吸收光谱。一些基本振动形式及频率有［2］：1）亚甲基的反对称伸缩振动。（CH2）2926cm-i；亚甲基的对称伸缩振动。（CH2）as2s22853cm-1；2） 亚甲基的对称弯曲振动J（CH2）1465cm-i；3） 长亚甲基链的面内摇摆振动叮（CH2）n，n>4],720cm-i；4） 苯环上不饱和碳氢基团伸缩振动。（=CH）3000〜3100cm-i；5） 次甲基的伸缩振动o（CH）2955cm-i；6） 苯环骨架振动S（C=C）1450~1600cm-i；7） 苯环上单取代倍频峰5（C—H）1944cm-1；1871cm-1；1800~1749cm-1；8） 苯环上不饱和碳氢基团的面外弯曲振动§（=C—H）770〜730cm-1；710~690cm-1。三、实验背景（详见【知识拓展】）我们通常所用的塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合

物（或称合成树脂）是塑料的主要成分，此外，为了改进塑料的性能，还要在聚合物中添加各

种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才能成为性能良好的塑料。[3]常用塑料品种：①聚氯乙烯（PVC[②聚乙烯（PE）③聚丙烯（PP）④聚苯乙烯（PS）四、实验仪器和试剂NicoletFT-IR傅立叶红外光谱仪矿泉水瓶、面包包装袋、白色塑料袋、一次性塑料杯、自封袋。五、实验内容空气中CO2的测定：不放样品的情况下测试空气中的红外吸收谱图，在不扣除背景的情况下可以看到CO2的红外吸收谱图：350030002500200015001000500Wavenumbers（cm-1）350030002500200015001000500Wavenumbers（cm-1）maeBelgniS图1CO2的红外吸收谱图由图中可以看出CO2在2360cm-i处有最大吸收峰。聚苯乙烯薄膜的测定：（1）测试：将矿泉水瓶、面包包装袋、白色塑料袋、一次性塑料杯、自封袋等塑料剪成大小适中的薄膜放置在红外光谱仪中，测定样品的红外吸收光谱，需要扣除背景；（3）谱图解析：将测得的谱图在谱图库中查询比对，看看是不是自己测得的物质，并记录匹配度；分析谱图，将各种官能团指出来。六、实验结果1、测定矿泉水瓶塑料成份已知：矿泉水瓶中的塑料主要为PET（PolyethyleneTerephthalate，聚对苯二甲酸乙酯）图2矿泉水瓶底PET标志红外光谱：

ecnaDrosQHecnaDrosxecnaDrosQHecnaDrosx由图可见，与之相匹配的红外谱图并非PET,其原因有：矿泉水瓶本身含较多杂质；瓶壁上沾有一些矿物离子。2、测定面包包装袋的塑料成份面包包装袋的塑料成份主要为PP(Polypropylene，聚丙烯)Match:91.29Wavenumbers(cm-1)ecnaDroRDAecnaDrosbMatch:91.29Wavenumbers(cm-1)ecnaDroRDAecnaDrosb，可见该面包包装袋是很好的PP材料。由图可知，在频率2900cm-i处存在甲基的伸缩振动，在频率1300〜1400cm-i处存在甲基的

3、测定白色塑料袋中的塑料成份PE（Polyethylene,聚乙烯）白色塑料袋中的塑料成份主要为PE（Polyethylene,聚乙烯）MonMay1316:13:542013(GMT+08:00)ecnaDroRDAPOLY(ETHYLENE)Match:86.95ecnaDrosb0.2ecnaDroRDAPOLY(ETHYLENE)Match:86.95ecnaDrosb0.23500匹配度=86.95%,该塑料袋大概是PE；由图可知，在频率2900cm-i处存在甲基的伸缩振动，在频率1300〜1400cm-i处存在甲基的弯曲振动。

我们对食堂的塑料袋也做红外分析，得到：食堂的塑料袋所含杂质较多,包装食物应该慎用。谱库提供的数据是4-Ethylbenzylalcohol（4-谱库提供的数据是4-Ethylbenzylalcohol（4-乙基苯甲醇），为医药中间体，明显不对，说明ecnaDrosQHecnaDroRb4、测定一次性塑料杯中的塑料成份一次性塑料杯中的塑料成份主要为PP（Polypropylene，聚丙烯）54ecnaDroRDAecnaDrosb6匹配度=94.29%,是很好的PP54ecnaDroRDAecnaDrosb6匹配度=94.29%,是很好的PP材料；聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，成型性好，耐热性好，因此适合用作水杯。5、测定自封袋中的塑料成份Wavenumbers(cm-1)自封袋中的塑料成份主要为PE（Polyethylene，聚乙烯）ecnaDroRDAWavenumbers(cm-1)自封袋中的塑料成份主要为PE（Polyethylene，聚乙烯）ecnaDroRDAecnaDrosQH匹配度=95.95%，是很好的PE材料；聚乙烯为典型的热塑性塑料，是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末，耐低温性能优良，化学稳定性较好。聚乙烯在大气、阳光和氧的作用下，会发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能。正因为聚乙烯拥有如上特质，容易加工成型，因此聚乙烯的再生回收具有非常深远的价值。七、交流讨论1、运用红外光谱可以测定生活中许多塑料的主要成分，每一种塑料的红外光谱图略有不同，但是相同基团的振动频率是相同的，因此分析比较尤为重要。该实验使我们对日常生活用品有了一次更深层次的认识；2、本次实验中大部分待测物都获得了比较好的匹配度，但总体来说待测物质范围不够广泛，主要是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）为主。原以为会出现多种合成树脂塑料成分，但生活中大部分塑料物品都是以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯为主，其中食品包装类塑料多为PE和PP；3、 针对图谱分析，发现这些图像都有几个特点：峰值过高，往往有触顶现象，导致分叉峰看不出来；杂峰多，容易使得匹配度下降。但总的峰型和匹配度都比较高。而其中针对食堂塑料袋的测定结果，常见的食品包装袋以PE和PP为主，而数据库给出的物质却是4-乙苯基乙醇，完全不同，可以判断是待测物质不匹配。可能的原因：该种塑料袋廉价而有机杂质多、添加剂等干扰；4、 不足之处：在进行该实验前应当先找资料了解不同塑料的用途，多准备其他塑料，而不只是生活中常见的塑料品；本实验不能获取其他塑料及塑料添加剂（塑化剂、着色剂、硬化剂等）的图谱，不能综合分析塑料的可能组成。八、知识拓展常见塑料成分和应用：聚乙烯（PE））聚氯乙烯（PVC））聚苯乙烯（PS））酚醛（PF））脲醛（UF）、环氧（EP））聚酯（PR）、聚氨酯（PU）、聚甲基丙烯酸甲酯（PUMA）、有机硅（SI）等人工合成的高分子化合物,分子结构非常稳定,很难被自然降解。塑料有单成分多成分之分。单成分塑料仅含有塑料中必不可少的合成树脂。如有机玻璃就是一种单成分的聚甲基丙烯酸甲酯的塑料制成的，而大多数的塑料除有合成树脂外，还有填充料硬化剂着色剂以及其他添加剂，这就是多成分塑料。聚乙烯：聚乙烯英文名称：polyethylene，简称PE,是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材注射成型制品电线包裹层等。中低压聚乙烯：以注射成型制品及中空制品为主。超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯优异的综合性能，可作为工程塑料使用。聚丙烯：聚丙烯，英文名称：Polypropylene(PP)，分子式：(C3H6)n,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯。聚丙烯产品往往在注塑、纤维、薄膜和片材等方面的应用，并用于丙纶的合成。聚苯乙烯：聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene,简称PS。它是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于摄氏100度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，用于制造日常生活中的一次性餐具、汽车部件、包装材料、玩具、建筑材料、电器和家庭用品等。聚氯乙烯本色为微黄色半透明状，有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯。常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。由于聚氯乙烯高温下和溶剂中产生有害物质，因此不能用作食品包装袋。九、参考文献【1】吴性良，孔继烈.分析化学原理[M]•北京：化学工业出版社【2】罗立强.仪器分析实验[M].北京：中国石化出版社，2012：124-125【3】/question/272609796.html/view/7ac1bec189eb172ded63b7f7.htmlHYPERLINK"/view