Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
модулятор 4, попеременно направляются на входную щель монохроматора 5, разлагаются призмой или дифракционной решеткой спектрометра и собираются термо- или фотоприемником 6, в котором, если энергии потоков не равны, возникает переменный электрический сигнал. Этот сигнал преобразуется усилителем 7 и выпрямителем 8 и при помощи моторов 9 и 10 приводит в движение фотометрическую систему 3 (диафрагму, клин), экранирующую поток сравнения до тех пор, пока его интенсивность не станет равной интенсивности рабочего потока, т. е. пока не исчезнет электрический сигнал. Фотометрическая система связана с пером самописца 11, отградуированного в процентах пропускания (или оптической плотности). Длина волны излучения, проходящего через выходную щель, меняется с постоянной скоростью (обычно с помощью вращающегося зеркала в призменном приборе или вращающейся дифракционной решетки). Самописец регистрирует спектральную кривую поглощения T—v (или другую зависимость), имеющую вид набора пик разных высоты и ширины, укладывающихся в желаемом диапазоне длин волн инфракрасной области спектра.
12.2.2. Приготовление образцов
Растворы полимеров. Часто на практике приходится снимать спектр исследуемого полимера в растворе. Это удобнее в тех случаях, когда исследуют не весь спектр, а лишь отдельные характерные линии, и особенно тогда, когда эти линии очень интенсивные. Например, растворами пользуются при количественном анализе вещества. Для приготовления раствора тщательно подбирают растворитель и устанавливают оптимальную концентрацию. Концентрация растворов большинства углеводородных полимеров обычно составляет 10—100 г/л. Кювету применяют с толщиной слоя 0,1 мм. При этом используют преимущественно два типа кювет: постоянной толщины и разборные различных конструкций. Оба окошка кюветы делаются из прозрачного материала — кварца, KBr, LiF, NaCl, KCl, CaF2.
Растворители подбирают, соблюдая следующие требования:
1) растворители должны быть достаточно прозрачными в области поглощения исследуемого вещества;
2) не должны химически взаимодействовать с растворенным полимером;
3) не должны взаимодействовать с материалом кювет. Очевидно, что при работе с кюветами, окна которых сделаны
из солей щелочных и щелочноземельных металлов (NaCl, KBr, ZiF и др.), нельзя использовать воду и содержащие воду растворители. Наиболее удобными растворителями при исследовании ИК-спектров являются хлороформ, четыреххлористый углерод, тетрахлорэтилен и сероуглерод.
Твердые образцы полимеров. Образцы твердых веществ, в том числе и полимеров, для исследования методом ИК-спектрометрии можно готовить в виде пленок, таблеток или паст. В зависимости
от вида образца различают и методы их приготовления, которые так и называют — «метод пленок», «метод таблеток» и «метод паст».
Метод пленок. Чаще всего пленку полимера получают путем нанесения густого раствора полимера на поверхность окошка кюветы и последующего испарения растворителя. Толщину получаемой пленки можно контролировать, используя расчетные количества полимера и растворителя и применяя для нанесения пасты специальное приспособление типа ракли, что обеспечивает воспроизводимость эксперимента. Пленки можно получать также из более разбавленных растворов, нанося их в определенном количестве на поверхность ртути или воды в ограничительные кольца, определяющие площадь пленки. Из ряда полимеров можно получать пленки нагреванием и прессованием. Многие полимерные материалы можно разрезать на тонкие слои с помощью микротома или других приспособлений.
Метод таблеток. Таблетки готовят растиранием тонко измельченного порошка галогенида щелочного металла (обычно KBr) с определенным количеством тонко измельченного полимера до образования однородной смеси с последующим вакуумирова-нием в специальной пресс-форме и прессованием под давлением.
Метод паст. Этот метод состоит в приготовлении суспензии исследуемого вещества в минеральном масле. Естественно, что масло не должно обладать в исследуемой ИК-области спектра собственным поглощением. Обычно для приготовления суспензий используют вазелиновое масло, прозрачное в широком спектральном интервале: 5000—3100 см-1, 2700—1500 см"1, 1300— 70 см-1.
Для приготовления пасты исследуемый образец полимера тщательно растирают в агатовой ступке и смешивают с небольшим количеством вазелинового масла. Затем образовавшуюся пасту наносят в виде тонкого слоя на одно из окошек разборной кюветы и накрывают сверху другим окошком; собранную таким образом кювету помещают в держатель.
Работа 60. Качественный структурно-групповой анализ мономери и полимера по ИК-спектрам поглощения
Цель работы. 1. Получение ИК-спектров мономера и полимера и идентификация их по наиболее интенсивным полосам поглощения.
2. Сравнение спектров мономера и полимера и объяснение наблюдаемых различий.
Образцы и реактивы
Образцы мономера и полимера Пленки полистирола (по заданию) Вазелиновое масло
Оборудование
Двухлучевой спектрофотометр Кюветы разборные с вкладышами, 2 шт. Кольца — стаканы, набор