Кристалличность полимеров методом инфракрасной спектроскопии

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ ПОЛИМЕРОВ МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ [c.251]

ИНФРАКРАСНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ Все полимеры обладают полосами характеристического поглощения в инфракрасной части спектра, поэтому определение спектров инфракрасного поглощения — один из наиболее ценных методов анализа полимеров. На рис. XI.1 представлены примерные длины волн некоторых полос инфракрасного поглощения, обусловленных колебаниями функциональных групп и атомов. Некоторые полосы инфракрасного поглощения изменяются в зависимости от конформации полимерной цепи, поэтому метод ИК-спектроскопии позволяет определить степень кристалличности. С помощью поляризованного ИК-излучения можно раздельно определить ориентацию аморфной и кристаллической частей в полукристаллическом полимере. [c.195]

Для определения степени кристалличности изотактического полгшропилена пригоден метод инфракрасной спектроскопии, в основе которого лежит оценка интегральной экстинкции полосы поглощения 999 см характерной для кристаллического полимера, с помощью контрольной полосы 974 см подчиняющейся закону Ламберта — Бера [29]. [c.71]

В. Н. Никитин, Б. 3. Волчек, Определение непредельности, окисления, разветвленности, кристалличности и водородной связи. Изучение полимеров методом инфракрасной спектроскопии, Журн. ВХО им. Д. И. Менделеева, 6, 374 (1961). [c.119]

Что же касается измерения степени кристалличности образца, то для этой цели с успехом применяются методы измерения плотности, теплот плавления, метод рентгеновской дифракции, метод инфракрасной спектроскопии, метод ЯМР широких линий и т. д., которые основаны па модели двухфазного строения полимеров, т. е. наличие кристаллических и некристаллических (аморфных) областей. Однако в данном случае возникает принципиальный вопрос о правомочности отнесения складок к аморфным участкам. Три последних метода, в которых применяется облучение образцов, позволяют в принципе измерять анизотропию их кристалличности, если образцы получены прессованием большого числа пластинчатых кристаллов. В этом смысле перечисленные методы дают информацию непосредственно о структуре поверхностного слоя, содержащего складки. В частности, как показывают результаты исследования методом ЯМР, относительное содержание участков, обладающих подвижностью, не превышает нескольких процентов. Отсюда следует, что на поверхности монокристаллов находится слой полимера, свойства которого близки к свойствам аморфного образца [52—54]. Кроме того, оказалось, что значения степени кристалличности монокристаллов полиэтилена, определенные перечисленными выше методами, находятся в пределах 80—90% [55—59]. [c.231]

Количественный анализ. Новейшая техника разделения, такая, как газовая и тонкослойная хроматографии, позволила решать аналитические задачи, которые до недавнего времени решались методом количественной инфракрасной спектроскопии. Однако ИК-метод все еще широко используется полные сведения по этому вопросу можно найти в более обширных руководствах [1—11]. Для построения калибровочных кривых на график зависимости от состава смеси обычно наносят коэффициенты экстинкции, а не площади под кривыми. В химии полимеров [4, 7, 8, 10] можно встретить некоторые довольно интересные примеры, такие, как определение концевых групп, степени разветвлен ности цепи и степени кристалличности полимера. [c.174]

Твердые образцы полиэтилена кристаллизуются не полностью. Относительное содержание кристаллического вещества в полимере может быть определено по измерению плотности, теплоты плавления, методами дифракции рентгеновских лучей или инфракрасной спектроскопии. Обычно для этой цели используется сопоставление интенсивности дуплета при 720— 731 см- который отсутствует в полностью аморфном полимере. Можно установить корреляцию между отношением интенсивностей компонент в дуплете и степенью кристалличности полимера, определенной другими методами 22. Однако этот метод не вполне надежен, что связано с трудностями разделения двух перекрывающихся полос поглощения. Кроме того, интенсивности компонент до некоторой степени зависят от ориентации образца. Необходимо также иметь в виду, что подобные измерения могут выполняться только на очень тонких пленках. Более удобно для определения степени кристалличности использовать измерения поглощения при 1303 сл1 , связанные с крутильными колебаниями группы СНг. Полоса при этой частоте изолирована от других полос спектра, и ее интенсивность не слиш-ко.м велика. Такой способ оценки кристалличности использовался в работах Никитина и Покровского ° , Миллера и Уиллеса Тобина и Каррано . [c.322]

В опубликованной ранее работе [300 ] также было показано отсутствие изменений в рентгенограмме найлона-6,6, облучавшегося высокими дозами в реакторе. По-видимому, рентгенографический метод недостаточно чувствителен для определения образования поперечных связей и деструкции полимеров этого типа. Уменьшение степени кристалличности, вызывающее заметное снижение разрывной прочности полимера, не фиксируется этим методом. Методом инфракрасной спектроскопии установлено уменьшение количества межмолекулярных водородных связей (в кристаллитах -формы) и увеличение числа внутримолекулярных водородных связей (в кристаллитах а-формы) [319]. Этим фактом может быть в основном объяснено снижение прочности полиамида. Наблюдающееся умень- [c.194]

Кристалличность, вычисляемая по данным инфракрасной спектроскопии, определяет число мономерных единиц, входящих в регулярно построенную спираль изотактического полимера. Эта величина не равна ки истинной степени кристалличности, ни относительному содержанию изотактического полимера, поскольку интенсивность полос, по которым судят о кристалличности, не изменяется при нарушениях кристаллической решетки, а изотактические макромолекулы, не образующие спирали, не дают вклада в интересующие исследователя полосы. Миллер показал, что в некоторых случаях для закаленных образцов инфракрасный спектр указывает на полную кристалличность полимера, в то время как по дифракции рентгеновских лучей можно видеть, что упорядоченность кристаллической решетки весьма низкая. Эта форма полипропилена, промежуточная между кристаллической и аморфной, была названа Миллером некристаллической . Кристалличность, измеряемая методом инфракрасной спектрометрии, оценивается по интенсивности какой-либо полосы, относимой к кристаллическому состоянию, для пленок одной и той же толщины. Обычно за меру толщины принимается интенсивность линии спектра, сохраняющейся в аморфном полимере. Независимые измерения толщины пленки могут быть выполнены методом поглощения р-частиц Во многих работах кристалличность оценивали по интенсивности полос при 840 или 997 см а в спектре аморфного полимера фиксировали полосы при 975 или 1160 смг (работы 5 . Однако использовать полосы при 1160 см как стандарт толщины пленки менее желательно, поскольку эта полоса образуется вследствие наложения различных колебаний. [c.353]

Обычные полистирол, поливинил ацетат и полиметилметакрилат имеют асимметрические углеродные атомы, и наличие й- и -конфигураций, распределенных случайным образом вдоль цепи, препятствует кристаллизации. Изотактические же и синдиотактические образцы этих полимеров обладают стереохимической регулярностью, которая проявляется в способности кристаллизоваться. При введении в полимерную цепь нерегулярных участков, например атактических блоков, распределенных среди тактических блоков, тенденция полимеров к кристаллизации уменьшается. Однако некоторая кристалличность благодаря наличию участков с регулярно ) структурой может еш,е иметь место. Уменьшение степени кристалличности подтверждается не только результатами физических методов исследования, таких, как рентгенография, инфракрасная спектроскопия и магнитный резонанс, но также понижением точки плавления и повышением растворимости этих образцов по сравнению с более высококристаллическим материалом. [c.46]

С i а m р е 11 у Р., С а m b i n i М., L а с h i М. P., Экспериментальные данные по изучению кристалличности полимеров методом инфракрасной спектроскопии, J. Polymer Sei., С, Л 7, 213 (1964). [c.281]

В последние годы при исследованиях структуры полипроии-лена и в особенности соотношения различных структур начинают применять метод инфракрасной спектроскопии. Сущность метода заключается в том, что при нагревании полимера возникают изменения в спектре, выражающиеся в ослаблении одних полос поглощения и в усилении других. Интенсивность полос инфракрасного спектра поглощения изменяется также при термической обработке и изменении содержания атактической фазы. Отсюда напращи-вается вывод, что изменения в спектре поглощения тесно связаны с изменениями степени кристалличности полимера. Полосы поглощения, интенсивность которых с повышением температуры уменьшается до минимума, можно рассматривать как полосы кристалличности, а полосы поглощения, интенсивность которых с повышением температуры увеличивается, — отнести к аморфной фазе полимера. В инфракрасном спектре поглощения имеются также и так называемые нечувствительные (неактивные) полосы, интенсивность которых с повышением температуры не меняется. [c.71]

Для выяснения характера этого процесса был использован метод инфракрасной спектроскопии. Работами Тодокоро и сотр.было показано, что полоса 1146 с. в ИК-спектра.х ПВС отражает симметрию С — С-связей и регулярность трансконфигурации зигзагообразной цепп в кристаллических областях. Предположение Кримма о том, что эта полоса определяется колебаниями С—О—С-групп, образующихся при термическом смешивании полимера, оказалось несостоятельным. В последующи.к работах Тодокоро и Хааса з однозначно показано, что полоса 1146 сл- может служить для характеристики кристалличности ПВС. Этими авторами была подробно изучена кристаллизация ПВС при нагревании его до 200°С, При повышении температуры интенсивность полосы 1146 слг возрастает, что свидетельствует об увеличении кристалличности образца. К таким лче результатам привело и параллельное изучение плотности образцов. Эги данные позволяют использовать измерение интенснвности указанной полосы для установления кристалличности ПВС в изучаемых системах ПВС — растворитель — осадитель. [c.112]

В одном из исследований полиамидов методами инфракрасной спектроскопии и рентгеноструктурного анализа Сандеман и Келлер 1104] обсуждают ряд практических и теоретических вопросов, связанных с измерениями кристалличности полимеров. Они указывают, что истинная оптическая плотность для какой-либо полосы волокнистого образца с осевой ориентацией должна определяться по измерениям поглощения в поляризованном излучении при направлениях электрического вектора, перпендикулярном или параллельном оси волокна, в зависимости от выбранной полосы. Оптическая плотность в случае беспорядочно ориентированного полимера при однородной толщине слоя равна 1/3 [(lg/o//) 2(lg/o//)l]. [c.325]

Другим методом изучения структуры полимеров является метод инфракрасной спектроскопии. Изучая инфракрасные спектры поглощения, определяют наличие в исследуемом веществе различных химических группировок (например метильной, гидроксильной, винильной и др.). Таким же методом можно определить и степень кристалличности вещества. [c.69]

Натта и другие европейские авторы предпочитают приводить степень изотактичности полимера. Они обычно определяют ее при помощи экстракции кипящим -гептаном, предполагая, что нерастворившаяся фракция состоит из чисто изотактических полимеров. Это, конеч но, не определение степени изотактичности полимера, но повторные испытания экстрагированного таким образом продукта показали, что н-гептан обеспечивает вполне надежное отделение изотактического полипропилена от атактического. Анализ производят по классическому гравиметрическому методу, который требует лишь относительно простого лабораторного оборудования, а результат зависит исключительно от свойств основного полимера, а не от предыстории образца. Этот метод занимает, однако, много времени и требует большого мастерства. В США предпочитают характеризовать полимер степенью кристалличности, определение которой при помощи прибора требует немного времени и может быть выполнено, как правило, лаборантом. Прибор, служащий для этой цели, сложен и дорог, обычно это рентгеноспектро-граф, хотя данные могут быть получены и при исследо-методом инфракрасной спектроскопии. Если при [c.82]

Структурно-групповой анализ — качественное и количественное определение некоторых связей и групп атомов (функциональных групп) в молекулах неизвестного строения и сложных продуктах — важнейшее применение инфракрасной спектроскопии в химии. Его основой является наличие примерно постоянных характеристических полос у опредГеленных групп атомов — спектральных функциональных групп . Методы структурно-г])уппового анализа широко используются в хпмии и быстро совершенствуются повышаются надежность и точность получаемых сведений и, главное, степень подробности этих сведений. В частности, исследование полимеров (попиэтены, каучуки и др.) дало под])обные сведения о количественном ooтнoшe ши и взаимной ориентации различных структурных элементов их молекул, о кристалличности полимеров, об изменениях при старении, окислении, действии ионизирующего излучения и т. д. [c.499]

Существуют различные методы определения степени кристалличности. Ее можно оценить по измерению плотности, используя теплофизические методы, а также методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР), инфракрасной спектроскопии (ИК-опектроокопии), рентгеноструктурного анализа. Значения степени кристалличности, полученные для одного и того же полимера разными методами, иногда не совпадают. Это несовпадение часто связано с тем, что разными методами определяются совершенно разные величины, порой лишь косвенно связанные с х. Например, методом ЯМР определяется динамическая степень кристалличности, представляющая собой отношение числа неподвижных звеньев к общему числу звеньев в полимерном образце. Очевидно, что найденная таким образом динамическая степень кристалличности в определенны.х условиях (например, при температурах, меньших температуры стеклования аморфной прослойки), никоим образом не может рассматриваться как истинная степень кристалличности. Другой причиной указанных расхождений в определении х является заведомо некорректное измерение этой величины, тогда как прецизионное определение степени кристалличности иногда оказывается очень трудоемким. [c.44]

Измерение кристалличности полимеров является важнейшим технологическим применением инфракрасной спектроскопии. Этот метод часто является гораздо более быстрым, чем любые другие методы, и он особенно удобен при серийных измерениях, проводимых в различных условиях (например, при различных температурах). Представление о наблюдаемых эффектах можно получить из рис. 15, который показывает некоторые измерения спектра найлона-6, выполненные Сандеманом и Келлером [104]. Первоначально [c.322]

Как видим, для практических целей очень важно, как можно более полно оценивать степень закристаллизованности образца. Поэтому для оценки степени кристалличности кроме рентгенографии используют инфракрасную спектроскопию, ядерный магнитный резонанс высокого разрешения, анализ термодинамических характеристик (плотность, теплоемкость, коэффициент теплового расширения). Один метод дополняет другой. В результате повышается достоверность данных о структуре полимера. [c.284]

Приготовление других оптически активных полимеров, так же как и получение синтетических полипептидов и полинуклеотидов (раздел Г и О), доставляет много трудностей химикам, занимающимся синтезом полимеров. Это в значительной степени обусловлено поисками возможных стереорегулярных конформаций этих полимеров в жидкой фазе. В самом деле, из данных инфракрасной спектроскопии для изотактического полистирола следует, что этот полимер, по-видимому, сохраняет свою спиральную структуру в сероуглеродном растворе ИЗО, 131]. Но в полимерах, не имеющих асимметрических заместителей, как правая, так и левая спирали (если спиральная конформация существует) должны иметь одинаковую вероятность. Однако введение асимметрических боковых групп будет, вероятно, способствовать отбору предпочтительной структуры, что обусловлено взаимодействием боковых групп с основной полимерной цепью. Данные рентгенографических исследований также говорят о том, что на кристалличность изотактических полимеров очень сильно влияет природа заместителей у основной цепи [132]. Что касается оптически активных полимеров, то ДОВ, естественно, станет очень полезным и мощным методом исследования структуры таких полимеров. Речь идет не только о характеристическом вращении звеньев полимерной цепи, с которым связан удобный способ идентификации и характеристики этих полимеров, но и о том, что сама природа однонаправленной спиральной конформации (если таковая существует в растворах) может обусловливать заметный дополнительный вклад и оптическое вращение. Однако до сих пор в литературе имеется очень мало данных по ДОВ рассматриваемых полимеров такое положение, безусловно, будет исправлено в ближайшие годы. [c.123]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология