傅里叶变换红外光谱技术在聚氨酯行业中的应用进展

傅里叶变换红外光谱技术在聚氨酯行业中的应用进展

　　　化学推进剂与高分子材料

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Chemical Propellants & Polymeric Materials

２００８年第６卷第６期

傅里叶变换红外光谱技术在聚氨酯行业中的应用进展

李杰妹，黄瑞，吕小王，袁永朝，肖恒

（黎明化工研究院，河南洛阳　　４７１０００）

摘　要：介绍了近年来国内外傅里叶红外（ＦＴ－ＩＲ）光谱技术在聚氨酯生产和研发中的应用进展，涉及到结构表征、氢键作用、反应机理、分子间作用、过程跟踪、附件技术和定量分析７个方面。

关键词：ＦＴ－ＩＲ；聚氨酯；分子结构；光谱分析；应用

中图分类号：　Ｏ６５７．３３　　　　文献标识码：　Ａ　　　　文章编号：　１６７２－２１９１（２００８）０６－００３０－０６

聚氨酯（ＰＵ）是由玻璃化温度（Ｔｇ）较低的聚醚、聚酯或聚烯烃等柔性链段（软段）和Ｔｇ较高的经小分子扩链的异氰酸酯刚性链段（硬段）交替连接而成的一种嵌段共聚物［１］，其主链中含有氨基甲酸酯重复单元，软硬段具有微相分离的倾向，这种结构赋予ＰＵ材料优良的物化性能，如硬度可调节范围广、耐低温、耐磨、耐油、高强度、高弹性等，被广泛用于弹性体、泡沫塑料、皮革、纺织、胶黏剂、建筑、涂料等领域。

红外（ＩＲ）光谱是分子吸收红外辐射引起原子基团偶极矩变化而产生的一种振动－转动光谱，其谱图包含丰富的分子结构信息，集中表现了各种原子基团的振动形式，它是一种经典的结构分析方法。

ＰＵ作为一种重要的高分子材料，种类繁多，不同的原料和不同的制备方法所得到的材料性能有很大差别。由于合成ＰＵ的单体通常在３种以上，其分子结构中的官能团比一般的聚合物复杂得多，除了含有氨基甲酸酯－ＮＨＣＯＯ－这一特征基团外，还会有酯基、醚基、烃基、芳香基、脲基、酰胺基等基团中的几种。在这一领域应用ＩＲ光谱分析法可获得大量重要的化学信息，随着光谱技术的发展，其应用日益广泛，文中就近年来有关ＰＵ傅里叶变换红外（ＦＴ－ＩＲ）光谱应用研究技术进展作简要综述。

（ＡＴＲ）和用于分子取向构型研究的振动圆二色（ＶＣＤ）、振动线性二色（ＶＬＤ）等附件外，还出现了时间分辨、步进扫描、光声、光热光谱等。加上气相色谱（ＧＣ）、高效液相色谱（ＨＰＬＣ）、超临界流体色谱（ＳＦＣ）、薄层色谱（ＴＬＣ）、热重分析（ＴＧＡ）与ＦＴ－ＩＲ联用技术的应用和发展，以及计算机对谱图数据处理和分析能力不断增强，如：一阶或二阶导数法可使一些不明显的结构信息突出；傅里叶自解卷积（ＦＳＤ）可从重叠谱带中获取隐含信息，增强光谱的表观分辩率；差谱技术（减法光谱）可实现样品谱图中单组分光谱的分离；红外三级鉴定法（原始光谱＋二阶导数谱＋二维红外相关光谱）可将相似样品的差异性逐步明显化，有利于分析鉴定；偏最小二乘法（ＰＬＳ）用于多组分混合物的定量计算，人工神经网络系统（ＡＮＮｓ）用于分析低分辨率光谱［２］。以上附件不但可挖掘出更多的化学信息、拓展ＩＲ光谱的应用范围，而且使分析的结果更加准确可靠。

１　　红外光谱技术的新进展

红外光谱仪已由色散型发展为干涉型即具有扫描速度快、分辩率高、灵敏、频率测量范围宽等优点的傅里叶变换红外光谱仪。同时各种配套附件不断被开发出来，除了应用于样品表面的微区无损测量、可用于松散粉末漫反射（ＤＩＲ）的衰减全反射

收稿日期：２００８－０８－１３

２　　对ＰＵ分子的结构表征

ＩＲ光谱是通过官能团的红外特征吸收频率范围来表征聚合物的结构组成的。表１、表２分别列举了有关ＰＵ大分子和一些原材料的主要ＩＲ特征谱带的位置及其归属。

对于１７００￣１７４０ｃｍ－１处较强的吸收谱带，受羰基所处环境的影响较大。任志勇等人［３］通过对合成的一种聚酯型脂肪族ＰＵ的红外光谱分析，认为１７４０ｃｍ－１左右为软段游离的酯羰基νＣ＝Ｏ，１７２０ｃｍ－１左右为硬段游离的νＣ＝Ｏ，１６９０ｃｍ－１左右为硬段氢键化的νＣ＝Ｏ，而类似的芳香族ＰＵ在此区间只显示一个宽强峰。另外前者还出现１０００ｃｍ－１和７５３ｃｍ－１２个和结晶有关的谱带。

作者简介：李杰妹（１９７８－），女，河南洛阳人，硕士，从事光谱分析工作。电子信箱：ｌｊｍ５１６＠１２６．ｃｏｍ

傅里叶变换红外光谱技术在聚氨酯行业中的应用进展

李杰妹等 ·　傅里叶变换红外光谱技术在聚氨酯行业中的应用进展

表１　　聚氨酯分子的主要红外特征谱带及其归属

Ｔａｂ．１　　Ｍａｉｎ　ＩＲ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｂａｎｄｓ　ｏｆ　ＰＵ

ｍｏｌｅｃｕｌｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｄｓｃｒｉｐｔｉｏｎ

峰位／ｃｍ－１３４００￣３５００３３５０￣３２００约３１８０约３１１０约３０３０２９９０￣２８５０２２８０￣２２６０１３９５￣１３７５１７４５￣１７３０１７３０￣１６８５１６９０￣１６４０１６００￣１５８ …… 此处隐藏：15219字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……