不同塑料的红外光谱的测定选做实验Word格式.docx

不同塑料的红外光谱的测定选做实验Word格式.docx

《不同塑料的红外光谱的测定选做实验Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不同塑料的红外光谱的测定选做实验Word格式.docx（5页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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（λ）或波数（σ）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σas（CH2）2926cm-1；

亚甲基的对称伸缩振动σs（CH2）2853cm-1；

2）亚甲基的对称弯曲振动δs（CH2）1465cm-1；

3）长亚甲基链的面内摇摆振动δ[（CH2）n，n>

4]，720cm-1；

4）苯环上不饱和碳氢基团伸缩振动σ（=CH）3000~3100cm-1；

5）次甲基的伸缩振动σ（CH）2955cm-1；

6）苯环骨架振动δ（C=C）1450~1600cm-1；

7）苯环上单取代倍频峰δ（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δ（=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

1.NicoletFT-IR傅立叶红外光谱仪；

2.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：

图1CO2的红外吸收谱图

由图中可以看出CO2在2360cm-1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：

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）

匹配度=%，可见该面包包装袋是很好的PP材料。

由图可知，在频率2900cm-1处存在甲基的伸缩振动，在频率1300~1400cm-1处存在甲基的弯曲振动。

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）

匹配度=%，该塑料袋大概是PE；

我们对食堂的塑料袋也做红外分析，得到：

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，说明食堂的塑料袋所含杂质较多，包装食物应该慎用。

4、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）

匹配度=%，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%，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

自封袋中的塑料成份主要为PE（Polyethylene，聚乙烯）

匹配度=%，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】