高分子材料分析測試與研究方法復(fù)習(xí)材料.doc

一. 傅里葉紅外光譜儀1. 什么是紅外光譜圖當(dāng)一束連續(xù)變化的各種波長的紅外光照射樣品時，其中一部分被吸收，吸收的這部分光能就轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥恼駝幽芰亢娃D(zhuǎn)動能量；另一部分光透過，若將其透過的光用單色器進(jìn)行色散，就可以得到一譜帶。若以波長或波數(shù)為橫坐標(biāo)，以百分吸收率或透光度為縱坐標(biāo)，把這譜帶記錄下來，就得到了該樣品的紅外吸收光譜圖，也有稱紅外振-轉(zhuǎn)光譜圖2. 紅外光譜儀基本工作原理用一定頻率的紅外線聚焦照射被分析的試樣，如果分子中某個基團(tuán)的振動頻率與照射紅外線相同就會產(chǎn)生共振，這個基團(tuán)就吸收一定頻率的紅外線，把分子吸收的紅外線的情況用儀器記錄下來，便能得到全面反映試樣成份特征的光譜，從而推測化合物的類型和結(jié)構(gòu)。3. 紅外光譜產(chǎn)生的條件 (1) 輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量； (2) 輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。4. 紅外光譜圖的三要素峰位、峰強(qiáng)和峰形5. 紅外光譜樣品的制備方法1) 固體樣品的制備 a. 壓片法b. 糊狀法:c. 溶液法2) 液體樣品的制備a. 液膜法b. 液體吸收池法3) 氣態(tài)樣品的制備: 氣態(tài)樣品一般都灌注于氣體池內(nèi)進(jìn)行測試4) 特殊樣品的制備薄膜法a. 熔融法b. 熱壓成膜法c. 溶液制膜法 6. 紅外對供試樣品的要求 試樣純度應(yīng)大于98，或者符合商業(yè)規(guī)格，這樣才便于與純化合物的標(biāo)準(zhǔn)光譜或商業(yè)光譜進(jìn)行對照， 多組份試樣應(yīng)預(yù)先用分餾、萃取、重結(jié)晶或色譜法進(jìn)行分離提純，否則各組份光譜互相重疊，難予解析。 試樣不應(yīng)含水（結(jié)晶水或游離水）水有紅外吸收，與羥基峰干擾，而且會侵蝕吸收池的鹽窗。所用試樣應(yīng)當(dāng)經(jīng)過干燥處理。 試樣濃度和厚度要適當(dāng)使最強(qiáng)吸收透光度在520%之間7. 紅外光譜特點(diǎn)1）紅外吸收只有振-轉(zhuǎn)躍遷，能量低；2）應(yīng)用范圍廣：除單原子分子及單核分子外，幾乎所有有機(jī)物均有紅外吸收；3）分子結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的表征：通過紅外光譜的波數(shù)位置、波峰數(shù)目及強(qiáng)度確定分子基團(tuán)、分子結(jié)構(gòu)；4）分析速度快；5）固、液、氣態(tài)樣均可用，且用量少、不破壞樣品；6）與色譜等聯(lián)用（GC-FTIR）具有強(qiáng)大的定性功能；7）可以進(jìn)行定量分析；二. 紫外光譜1. 什么是紫外-可見分光光度法？產(chǎn)生的原因及其特點(diǎn)？紫外-可見分光光度法也稱為紫外-可見吸收光譜法，屬于分子吸收光譜，是利用某些物質(zhì)對200-800 nm光譜區(qū)輻射的吸收進(jìn)行分析測定的一種方法。紫外-可見吸收光譜主要產(chǎn)生于分子價電子（最外層電子）在電子能級間的躍遷。該方法具有靈敏度高，準(zhǔn)確度好，使用的儀器設(shè)備簡便，價格廉價，且易于操作等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)的定性和定量測定。2. 什么是吸收曲線？及其吸收曲線的特點(diǎn)？測量某種物質(zhì)對不同波長單色光的吸收程度，以波長為橫坐標(biāo)， 吸光度為縱坐標(biāo)作圖，可得到一條曲線，稱為吸收光譜曲線或光吸收曲線，它反映了物質(zhì)對不同波長光的吸收情況。 同一種物質(zhì)對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應(yīng)的波長稱為最大吸收波長max。 不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似max不變。而對于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和max則不同。 吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。 不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長下吸光度A有差異，在max處吸光度A的差異最大。此特性可作作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。 在max處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)。3. 分光光度法定量定性的依據(jù)是什么？定性的依據(jù)：同一種吸光物質(zhì)，濃度不同時，吸收曲線的形狀相同，最大吸收波長不變，只是相應(yīng)的吸光度大小不同。定量的依據(jù)：吸光度的大小與其濃度相關(guān)，其定量關(guān)系符合朗伯-比耳定律。4. 什么是朗伯比耳定律，及其各物理量所代表的意義？公式為：a比例常數(shù)，稱為吸光系數(shù) b液層厚度，單位cmc濃度。當(dāng)濃度c以gL-1為單位，液層厚度b以cm為單位時，吸光系數(shù)的單位為：Lg-1cm-1。三. 質(zhì)譜分析1. 什么是質(zhì)譜法？一般采用高能離子束（如電子）轟擊樣品蒸氣分子，打掉分子中的價電子，形成帶正電荷的離子，然后按核質(zhì)比（m/z）的大小順序進(jìn)行收集和記錄，得到質(zhì)譜圖，根據(jù)質(zhì)譜圖可實(shí)現(xiàn)對樣品成分、結(jié)構(gòu)和相對分子質(zhì)量的測定。 2. 質(zhì)譜儀的工作原理質(zhì)譜儀是利用電磁學(xué)原理，使帶電的樣品離子按質(zhì)核比進(jìn)行分離的裝置，離子電離后經(jīng)加速進(jìn)入磁場中，其動能與加速電壓及電荷有關(guān)，即式中z為離子電荷數(shù)，e為元電荷, U為加速電壓。顯然，在一定的加速電壓下，離子的運(yùn)動速度與質(zhì)量m有關(guān)。具有速度v的帶電粒子進(jìn)入質(zhì)譜儀分析器的電磁場中，將各種離子按m/z的大小實(shí)現(xiàn)分離和測定3. 質(zhì)譜分析法有哪些特點(diǎn)？1) 應(yīng)用范圍廣。測定樣品可以是無機(jī)物，也可以是有機(jī)物。應(yīng)用上可做化合物的結(jié)構(gòu)分析、測定原子量與相對分子量、同位素分析、生產(chǎn)過程監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、熱力學(xué)與反應(yīng)動力學(xué)、空間探測等。被分析的樣品可以是氣體和液體，也可以是固體。2) 靈敏度高，樣品用量少。目前有機(jī)質(zhì)譜儀的絕對靈敏度可達(dá)50 pg（pg為1012g），無機(jī)質(zhì)譜儀絕對靈敏度可達(dá)1014 。用微克級樣品即可得到滿意的分析結(jié)果。3) 分析速度快，并可實(shí)現(xiàn)多組分同時測定。4) 與其它儀器相比，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，使用及維修比較困難。對樣品有破壞性。4. 質(zhì)譜儀由哪些系統(tǒng)構(gòu)成？有質(zhì)譜是通過對樣品電離后產(chǎn)生的具有不同m/z的離子來進(jìn)行分離分析的，儀包括進(jìn)樣系統(tǒng)、離子系統(tǒng)、質(zhì)量分析器、檢測器和真空系統(tǒng)。四. 核磁共振1. 核磁共振定義 在強(qiáng)磁場中，一些具有磁性的原子核的能量裂分為2個或2個以上的能量，如果此時外加的能量等于相鄰2個能級之差，則該核就會吸收能量，產(chǎn)生共振吸收，從低能態(tài)躍遷至高能態(tài)，同時產(chǎn)生核磁共振信號，得到核磁共振譜。2. 化學(xué)位移的定義，及其影響化學(xué)位移的各種因素？這種由于氫原子在分子中的化學(xué)環(huán)境不同，因而在不同磁場強(qiáng)度下產(chǎn)生吸收峰，峰與峰之間的差距稱為化學(xué)位移?；瘜W(xué)位移是由于核外電子云密度不同而造成的，因此影響核外電子云密度分布的因素都會影響化學(xué)位移。1）誘導(dǎo)效應(yīng)由于電負(fù)性基團(tuán)的存在，如鹵素、硝基、氰基等，使之與之相連的核外電子云密度下降，從而產(chǎn)生去屏蔽作用。使共振信號移向低場。2）共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)亦可使電子云密度發(fā)生變化，從而使化學(xué)位移向高場或低場變化。3）磁各向異性效應(yīng)4）氫鍵當(dāng)形成分子內(nèi)氫鍵時，氫質(zhì)子周圍的電子云密度降低，氫鍵中質(zhì)子的信號明顯的移向低磁場，使化學(xué)位移值變大。 3. 核磁共振譜圖可以得到哪些信息？（1）由吸收峰數(shù)可知分子中氫原子的種類。（2）由化學(xué)位移可了解各類氫的化學(xué)環(huán)境。（3）由裂分峰數(shù)目大致可知各種氫的數(shù)目。（4）由各種峰的面積比即知各種氫的數(shù)目。五. X射線分析1. X射線衍射的基本原理是什么？X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上是大量的原子散射波互相干涉的結(jié)果。每種晶體所產(chǎn)生的衍射花樣都反映出晶體內(nèi)部的原子分布規(guī)律。 衍射花樣可以由兩個方面組成：1）衍射線在空間的分布規(guī)律（衍射幾何）（由晶胞大小、形狀和位向決定的）2）衍射線束的強(qiáng)度（取決于原子在原子在晶胞中的位置、數(shù)量和種類）六. 熱重分析法TG 1. 什么是熱重分析法熱重法是在程序控溫下，測量物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度（或時間）的變化關(guān)系。檢測質(zhì)量的變化最常用的辦法就是用熱天平，測量的原理有兩種，可分為變位法和零位法。 七. 差示掃描量熱法（DSC）1. 什么是差示掃描量熱法？根據(jù)所用測量方法的不同，可分為哪幾種方法？在程序控制溫度下，測量物質(zhì)與參比物之間的能量差隨溫度變化關(guān)系的一種技術(shù)。功率補(bǔ)償型DSC和熱流型DSC。2. 什么是差熱分析，及其基本原理。差熱分析，也稱差示熱分析，是在溫度程序控制下，測量物質(zhì)與基準(zhǔn)物（參比物）之間的溫度差隨溫度變化的技術(shù)。試樣在加熱（冷卻）過程中，凡有物理變化和化學(xué)變化發(fā)生時，就有吸熱（或放熱）效應(yīng)發(fā)生，若以在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)不發(fā)生物理變化和化學(xué)變化的惰性物質(zhì)做參比物，試樣和參比物之間就出現(xiàn)溫度差，溫度差隨溫度變化的曲線稱差熱曲線或DTA曲線八. 凝膠滲透色譜（GPC）法測定聚合物分子量及分子量分布1. 詳細(xì)論述凝膠滲透色譜（GPC）的工作原理。GPC色譜柱裝填的是多孔性凝膠（如最常用的高度交聯(lián)聚苯乙烯凝膠）或多孔微球（如多孔硅膠和多孔玻璃球），它們的孔徑大小有一定的分布，并與待分離的聚合物分子尺寸可相比擬。GPC儀工作流程圖如下所示。當(dāng)被分析的樣品隨著淋洗溶劑（流動相）進(jìn)入色譜柱后，體積很大的分子不能滲透到凝膠（固定相）空穴中而受到排阻，最先流出色譜柱，中等體積的分子可以滲透凝膠的一些大孔，而不能進(jìn)入小孔，產(chǎn)生部分滲透作用，比體積大的分子流出色譜柱的時間稍后；較小的分子能全部滲入凝膠內(nèi)部的孔穴中，而最后流出色譜柱。因此，聚合物的淋出體積與高分子的體積即分子量的大小有關(guān)，分子量越大，淋出體積越小。分離后的高分子按分子量從大到小被連續(xù)的淋洗出色譜柱并進(jìn)入濃度檢測器。九. 聚合物材料的拉伸性能1. 什么是拉伸實(shí)驗(yàn)？從拉伸實(shí)驗(yàn)可得到什么曲線、及其從曲線上得到那些性能指標(biāo)？拉伸實(shí)驗(yàn)是在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度、速度條件下，對標(biāo)準(zhǔn)試樣