聚乙烯亞甲基面內(nèi)搖擺振動二維紅外光譜研究

常 明，武玉潔，張海燕，程 瑤，張 凡，馬勝杰，于宏偉

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聚乙烯亞甲基面內(nèi)搖擺振動二維紅外光譜研究

常 明1，武玉潔2，張海燕2，程 瑤2，張 凡1，馬勝杰1，于宏偉1

（1. 石家莊學院 化工學院，河北 石家莊 050035；2. 河北一品制藥有限公司，河北 石家莊 050035）

聚乙烯；一維紅外光譜；二階導數(shù)紅外光譜；四階導數(shù)紅外光譜；去卷積紅外光譜；二維紅外光譜

0 引言

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低密度聚乙烯薄膜（廣東省江門市鑫峰發(fā)展有限公司生產(chǎn)）。

1.2 儀器與設備

Spectrum 100紅外光譜儀（美國PE公司）；SYD TC-01變溫控件（英國Eurotherm公司）。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備方法

采用薄膜透射紅外光譜法，單層聚乙烯薄膜固定在變溫附件上。

1.3.2 紅外光譜儀操作條件

以空氣為背景，每次實驗對于信號進行16次掃描累加，頻率測定范圍4000～400 cm－1；測溫范圍293～393 K，變溫步長10K。

1.3.3 數(shù)據(jù)獲得及處理

一維紅外光譜數(shù)據(jù)獲得采用PE公司Spectrum Ver.6.3.5操作軟件；二階導數(shù)紅外光譜數(shù)據(jù)獲得采用PE公司Spectrum Ver.6.3.5操作軟件，平滑點數(shù)為13；四階導數(shù)紅外光譜數(shù)據(jù)獲得采用PE公司Spectrum Ver.6.3.5操作軟件，平滑點數(shù)為13；去卷積紅外光譜數(shù)據(jù)獲得采用PE公司Spectrum Ver.6.3.5操作軟件（Gamma＝2.0，Length＝10）；二維紅外光譜數(shù)據(jù)獲得采用清華大學編寫的軟件 TD Ver.4.2（Interval＝2，Contour Number＝30）；圖形處理采用Origin 8.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 聚乙烯紅外光譜研究

2.2 聚乙烯亞甲基紅外光譜研究

2.3 聚乙烯亞甲基二維紅外光譜研究

二維紅外光譜反映的是動態(tài)的特征，可顯著提高了傳統(tǒng)一維紅外譜圖的分辨率。二維紅外光譜包括同步二維紅外光譜和異步二維紅外光譜[10-12]。同步二維紅外光譜的對角線峰通常的一維紅外譜峰位置相符（圖3），對角線峰總是正峰，代表吸收峰對一定物理微擾的敏感程度。同步二維紅外光譜的重要信息來自對角線外的峰，稱為交叉峰，任一交叉峰對應著兩個波數(shù)的紅外峰，它表明相應于這兩個紅外吸收峰官能團之間存在著分子內(nèi)的相互作用或連接關系。

圖2 聚乙烯的紅外光譜（750～700 cm－1）

異步二維紅外光譜仍呈正方形，但圖中無對角線峰，僅有對角線以外的峰，即交叉峰（圖4）。異步相關譜中的交叉峰表明與它相應的兩個紅外吸收的行為是獨立的。因此這種交叉峰正好說明與這兩個吸收所對應的官能團沒有相互連接、相互作用的相關。進一步研究了聚乙烯的異步二維紅外光譜，相關數(shù)據(jù)及光譜解釋見表1。

圖3 聚乙烯同步二維紅外光譜（750～700cm－1）

圖4 聚乙烯異步二維紅外光譜（750～700 cm－1）

表1 聚乙烯二維紅外光譜解釋

3 結(jié)論

[1] Vaidya T, Klimovica K, Lapointe A M, et al. Secondary alkene insertion and precision chain-walking: a new route to semicrystalline “polyethylene” from α-olefins by combining two rare catalytic events[J]., 2014, 136(20): 7213-7216.

[2] Khurana R, Schaefer J L, Archer L A, et al. Suppression of lithium dendrite growth using cross-linked polyethylene/poly(ethylene oxide) electrolytes: a new approach for practical lithium-metal polymer batteries[J]., 2014, 136(20): 7395-7402.

[3] Preari M, Spinde K, Lazic J, et al. Bioinspired insights into silicic acid stabilization mechanisms: the dominant role of polyethylene glycol-induced hydrogen bonding[J]., 2014, 136 (11): 4236-4244.

[4] Osichow A, Rabe C, Vogtt K, et al. Ideal polyethylene nanocrystals[J]., 2013, 135(31): 11645-11650.

[5] 王建國, 劉宇, 黃葆同. 極低密度聚乙烯與其它聚乙烯的共混[J]. 高分子學報, 1998(4): 471-476.

[6] 劉志建, 舒婕, 張莉莉, 等. 聚乙烯結(jié)晶區(qū)的交叉極化動力學研究[J]. 波譜學雜志, 2008, 25(2): 159-164.

[7] 晏超, 張建明, 沈德言, 等. 熔體拉伸聚乙烯超薄膜的結(jié)構(gòu)表征[J]. 科學通報, 2006, 51(15): 1751-1756.

[8] 于宏偉, 鄖海麗, 姚清國, 等. 硬脂酸亞甲基面外彎曲振動變溫FT-IR 光譜研究[J]. 紅外技術, 2013, 35(7): 448-452.

[9] 馮計民. 紅外光譜在微量物證分析中的應用[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2010: 62-64.

[10] Maekawa H, Ballano G, Tonioilo C, et al. Linear and two-dimensional infrared spectroscopic study of the amide Ⅰand amide Ⅱ modes in fully extended peptide chains[J]., 2011, 115(18): 5168-5182.

[11] Maekawa H, Ge N H. Comparative study of electrostatic modes for amide Ⅰ and amide Ⅱ modes: linear and two-dimensional infrared spectra[J].., 2010, 114(3): 1434-1446.

[12] Wang J P. Ab inito-bases all-mode two-dimensional infrared spectroscopy of sugar molecule[J]., 2007, 111(31): 9193-9196.

[13] Hagemam H, Snyder R G, Peacock A J, et al. Quantitative infrared methods for the measurement of crystallinity and its temperature dependence: polyethylene[J]., 1989, 22(9): 3600 -3606.

[14] Agosti E, Zerbi G, Ward I M, et al. Structure of the skin and core of ultradrawn polyethylene films by vibrational spectroscopy[J]., 1992, 33(20): 4219-4229.

[15] Zerbi G, Gallino G, Del Fanti N, et al. Structural depth profiling in polyethylene films by multiple internal reflection infra-red spectroscopy[J]., 1989, 30(12): 2324-2327.

[16] Singhal A, Fina L J. Dynamic two-dimensional infra-red spectroscopy of the crystal-amorphous interphase region in low-density polyethylene[J]., 1996, 37(12): 2335-2343.

[17] 張曉龍, 劉英, 王健, 等. 不同非均勻性校正溫度的紅外測溫技[J]. 中國光學, 2014, 7(1): 150-155.

Two-dimensional Infrared Spectroscopy Study of Polyethylene CH2Rocking Vibration

CHANG Ming1，WU Yu-jie2，ZHANG Hai-yan2，CHENG Yao2，ZHANG Fan1，MA Sheng-jie1，YU Hong-wei1

(1.,,050035,; 2..,,050035,)

polyethylene；one-dimensional infrared spectroscopy；second derivative infrared spectroscopy；fourth derivative infrared spectroscopy；deconvolution infrared spectroscopytwo-dimensional infrared spectroscopy；

O434.3，O433

A

1001-8891(2015)02-0161-05

2014-10-16；

2014-11-18.

常明（1975-），男，遼寧省遼陽市人，碩士，講師。

于宏偉（1979-），男，黑龍江省哈爾濱市人，博士，副教授，現(xiàn)主要從事紅外光譜的教學與科研工作。E-mail：yhw0411@163.com。

河北省科技廳科學技術研究與發(fā)展計劃，編號：10215687；石家莊學院校級科研平臺資助項目，編號：XJPT008。