聚合物研究方法考試

2021-04-03 18:27:08 字數 4884 閱讀 6211

題型一、 名詞解釋

二、 填空題

三、 簡答題

四、 圖譜分析題

五、 材料分析與設計

考試內容

一、名詞解釋

1基團特徵吸收峰——不同化合物中相同的官能團近似地具有乙個共同的吸收頻率範圍,通常將這種能代表某種基團存在並具有較高強度的吸收峰稱為基團特徵吸收峰。

2、指紋區:在1300cm-1以下,譜圖的譜帶數目很多,很難說明其明確的歸屬,但一下同系物或結構相近的化合物,在這個區域的譜帶往往有一定的差別,如同人的指紋一樣,故稱為指紋區。

3、生色基:具有雙鍵結構的基團對紫外或可見光有吸收作用,具有這種吸收作用的基團統稱為生色基。

助色基:本身不具有生色基作用,但與生色基相連時,通過非鍵電子的分配,擴充套件了生色基的共軛效應,會影響生色基的吸收波長,增大吸收係數.這些基團統稱為助色基

4、化學位移:在有機化合物中,各種氫核周圍的電子雲密度不同(結構中不同位置)共振頻率有差異,即引起共振吸收峰的位移,這種現象稱為化學位移。

5、耦合常數:由自旋偶合產生的譜線間距叫做偶合常數,用j表示,單位為赫茲(hz)

6、差熱分析法——dta:在程式控溫條件下測量試樣與參比物之間的溫差隨溫度或時間的變化

示差掃瞄量熱法——dsc:在程式控溫下測量輸入試樣與參比物之間的功率差變化,得到熱流dh/dt ~t(t)曲線。

二、填空題

1、聚合物的結構:一次結構(近程結構)化學組成,均聚或共聚,大分子的相對分子質量,鏈狀分子的形態等。二次結構(遠端結構)單個大分子的形態。

三次結構(聚集態結構)不同單個大分子聚集形成不同的聚集態結構。高次結構三次結構構成尺寸更大的結構。

2、紅外區可分為三區:近紅外區(800nm~2000nm)適合於測定含-oh、-nh、-ch基團的水、醇、酚、胺及不飽和碳氫化合物的組成中紅外區(2000nm~25μm)有機化合物分子中原子振動的頻帶都位於該區遠紅外區(25μm~1000 μm)

3、波動的幾個引數:波長λ——相鄰兩個波峰(間)的距離( μm);

波數υ——每厘公尺中包含的波的數目(cm-1);

頻率ν——每秒鐘通過某點的波數目(s-1);

光速c ——光在真空中傳播的速度,3×1010cm/s

頻率×波長=光速 ν·λ= c

頻率與波長成反比: 頻率與波數成正比:

4、分子的振動型別六種:ν:伸縮振動s:對稱振動as:不對稱振動δ:彎曲振動γ:麵外彎曲振動w:麵外搖擺振動β:剪式振動r:麵內搖擺振動

ν——頻率,hz; k——化學鍵力常數,10-5n/cm;

u ——折合質量,g;m1,m2——每個原子的質量;

以波數表示雙原子分子的振動頻率:

5、透光度和吸光度

1.透光度(透過率式中:i0——入射光強度 i——入射光被樣品吸收後透過的光強度。

2.吸光度

3.波長與波數的換算關係為

6電子躍遷的方式

各種躍遷所需能量比較:σ→σ*> n→σ*>π→π*> n→π*

7吸收帶的型別

在紫外光譜帶分析中,往往將譜帶分成四種型別,即:r吸收帶、k吸收帶、 b吸收帶和e吸收帶

8、x射線基本原理:滿足衍射的條件是nλ=2b=2dsinθ 式中n為正整數,稱衍射級數。

9、根據測量方式不同,dsc可分為兩類:功率補嘗型dsc和熱流型dsc

三、 簡答題

1、影響頻率位移的因素

答:內部因素

化學鍵的振動頻率不僅與其性質有關,還受分子的內部結構影響。各種化合物中相同基團的特徵吸收並不總在乙個固定頻率上

1)電子效應

誘導效應:吸電子基團使吸收峰向高頻方向移動

共軛效應:共軛效應使吸收峰向低頻方向移動

2)氫鍵效應

氫鍵(分子內氫鍵/分子間氫鍵)對峰位,峰強產生極明顯影響,使伸縮振動頻率向低波數方向移動

外部因素

1)物理狀態

同一樣品處於不同相態時,由於分子間作用力不同,紅外光譜有很大差別。

2)溶劑

同一樣品在不同溶劑中,由於溶質與溶劑的相互作用,其紅外光譜特徵吸收峰的頻率會不同。

3)粒度

由於光散射作用,大粒度樣品的基線較高、峰變寬而強度低。通常要求粒度要小於測定的波長。

2、原子核產生核磁共振吸收的條件

1.原子核的自旋量子數i不能為零

2.有自旋的原子核必須置於一外加磁場h0中,使核磁能級發生**。

3.必須有一外加頻率為ν的電磁輻射,其能量正好是作拉莫爾運動的原子核的兩能級之差,才能被原子核吸收,使其從低能態躍遷到高能態,從而發生核磁共振吸收。

3、影響化學位移的因素

核外電子雲密度的影響-電負性的作用

與質子相連元素的電負性越強,吸電子作用越強,價電子偏離質子,遮蔽作用減弱,化學位移較大,訊號峰在低場出現。

質子在分子中所處的空間位置不同,遮蔽作用的不同的現象稱為磁各向異性效應。

在外磁場作用下,環電子流所產生的感應磁力線是閉合的,與外磁場反向的磁力線部位起遮蔽作用,而同向的磁力線部位起去遮蔽作用。

處於遮蔽區的氫核,其化學位移在高場

處於去遮蔽區的氫核,其化學位移在低場。

氫鍵: 形成氫鍵後1h核遮蔽作用減少,氫鍵屬於去遮蔽效應,使化學位移向低場移動。如-oh、 -nh2

凡是能影響氫鍵形成的因素,如溶劑的性質、ph值、濃度、溫度等均會影響活潑氫的化學位移。

通常活潑氫會使化學位移在較大的範圍內變化,為了鑑別可加入幾滴重水或者提高樣品測試溫度

溶劑效應

在核磁共振譜測定中,由於採用不同的溶劑,某些質子的化學位移發生改變的現象,往往是由於溶劑的磁各向異性效應或溶劑與被測樣品分子間的氫鍵作用引起的。

-oh、-nh2、-cooh等活潑質子加d2o消失。

van der waals效應

當兩個質子在空間結構上非常靠近時,具有負電荷的電子雲就會互相排斥,從而使這些質子周圍的電子雲密度減少,遮蔽作用下降,共振訊號向低磁場位移

4、結晶度的測定

a.選取處於物質結晶譜帶範圍的特徵吸收峰為分析譜帶

b.選取與結晶度無關的吸收峰作為內標

c.利用已知結晶度的純樣求的比例係數標準曲線

d.利用公式求的結晶度

xc—質量結晶度;

ic——晶態部分衍射強度;

ia-非晶態部分衍射強度;

k——單位質量非結晶態與單位質量晶態的相對射線係數。

5、端基分析法

使用端基分析法測定聚合物分子量的條件:

1)聚合物必須是已知化學結構的線型或支鏈型大分子;

2)大分子鏈端帶有可供定量分析的基團;

3)每個分子鏈上所含的基團數量是一定的;

端基分析法測定聚合物分子量的程式

1) 精確稱量出試樣重量w;

2) 測出重量為w的試樣中端基的摩爾數nt;

3) 根據每個大分子鏈所帶有的端基數x,得到試樣的摩爾數

4) 計算出聚合物的分子量

端基分析法測定聚合物分子量的特點:

1)端基分析法測定的是數均分子量;

2)方法適用於一些縮聚產物(尼龍、聚酯)分子量的測定;

3)當聚合物分子量較高時實驗誤差比較大,其測量分子量的上限為二萬左右;

6、質均相對分子質量的測定

以上二式是光散法測定聚合物分子量的基礎。配製4~5個聚合物稀溶液,先測定每個溶液在不同散射角處的散射強度,以kc/rθ對sin2θ/2作圖,外推至θ 0,得到然後以其對濃度c作圖,外推至c 0,其截距

資料處理

使用光散射法測定分子量的實驗步驟

配製4~5個不同濃度的聚合物稀溶液;

使用lalls測定純溶劑和每個溶液的rθ值;

使用折光指數儀測定不同濃度溶液的△n,以△n/c對c作圖,外推至c 0,得到dn/dc值;

由dn/dc值計算出k值;

以kc/rθ對c作圖,得一直線,截距為斜率為2a2;

7、粘度法測定聚合物分子量

1. 選擇適當的毛細管使溶劑的流出大於100s,即可忽略動能修正項;

2. 使用稀溶液,使溶液密度與溶質密度相差很小(ρ≈ρo );

3.用毛細管粘度計先測定出純溶劑的流出時間to,然後再測出不同濃度c的聚合物溶液的流出時間 t,由此可以得到不同濃度c下的ηr 和ηsp;

分別以ηsp/c 和lnηr/c為縱座標,溶液濃度c為橫座標作圖,得到兩條直線,將直線外推至c=0,得到的共同截距就是特性粘數

如果已知 k、α,就可以從mark – houwink 公式計算出聚合物的粘均分子量:

「一點法」測定粘均分子量——在乙個濃度下測定ηsp或者ηr,然後直接求出特性粘度

8、凝膠滲透色譜分離原理和應用(就是作業題)

gpc分離原理——體積排除理論——根據溶質分子尺寸(分子量、有效體積、流體力學體積)的差別進行分離。

聚合物溶液進入色譜柱後,由於濃度差,所有溶質分子都力圖向凝膠表面孔穴滲透。

體積較小的分子——既能進入較大的孔穴,也可以進入較小的孔穴,向孔內擴散的較深;

體積較大的分子——只能進入較大的孔穴;

體積更大的分子——不能進入孔穴,只能從凝膠的空隙流過。

按照淋出的先後順序,依次收集到分子量從大到小的各個級分,從而達到對聚合物分級的目的。

gpc在高分子研究中的應用

高分子材料中低分子物質的測定

聚合物中助劑的測定

高分子材料生產或加工過程中的監測

高分子材料老化過程研究

彈性體雙鍵分布測定

製備窄分布的高聚物

研究支化高分子

共聚物分析

9、熱重分析儀的基本原理(見課本)

10、tg曲線失重量表示方法(見課本)

11、dtg曲線的意義(見課本)

12、四種電子顯微鏡的原理與特點比較

透射電子顯微鏡(tem):電子槍發射電子束經聚光鏡聚焦 →

照射樣品電子束穿過樣品 →

在物鏡的背焦面上形成衍射花樣

經物鏡放大成像在物鏡的像平面上形成顯微影象

→影象被中間鏡和投影鏡逐步放大 →

在螢光屏或感光底片上成像

《聚合物研究方法》作業

作業一紅外光按照波長大小可以分為哪三個區域?產生紅外光譜的光源屬於哪乙個區域?為什麼紅外光譜又稱為振動光譜?遠紅外區,中紅外區,近紅外區。中紅外區。紅外光譜是由分子振動而產生的。簡述紅外光譜產生的過程?並指出紅外光譜產生需要哪兩個條件?分子振動引起偶極矩變化形成穩定交變電場,其頻率與分子振動頻率相同...

聚合物研究方法課後習題

1.影響高分子材料密度的因素有哪些?2.影響高材溶解性的因素有哪些?3.塑料王 指的是哪種高材?萬能溶劑 指什麼?水溶性高分子有哪些?4.軟化點?熔點?雜質 助劑 填料對高材的軟化點和熔點有何影響?5.吡啶顯色試驗用於鑑別哪一類高分子?吉布斯靛酚顯色試驗和鉻變酸顯色試驗分別用於哪一類高分子的鑑別?6...

聚合物加固砂漿研究報告

混凝土結構加固用聚合物砂漿研究報告 山東凝易固砂漿郭曉軍 一 研究機理 混凝土結構加固用聚合物砂漿 以下簡稱 聚合物砂漿 應具備快速達到一定強度的效能,綜合性能好的聚合物砂漿還要有一定的耐水 抗裂 耐久等優異效能。本試驗研究的聚合物砂漿以水泥 機制砂為主要成分,摻加保水增稠材料 膠粉和其它化學新增劑...