异物光谱分析⑳芳香族多硫化物(PPS,PES) | FTIR Blog - PerkinElmer Japan

异物光谱分析⑳芳香族多硫化物(PPS,PES)

芳香族多硫化物是高分子链中含有苯环和硫原子的聚合物。聚苯硫醚(poly phenylene sulfide,PPS)和聚醚砜(polyethersulfone,PES)等广为人知。PPS是一种结晶热塑性树脂,属于超级工程塑料类,具有高耐热性、优异的耐药品性,以及不添加阻燃剂而具有自熄特性。由于这些特性,PPS被用于家电产品开关、连接器汽车用基板建筑用的管材、机床外壳等众多工业用途。PPS的分子式如下。由苯环和硫原子结合的硫化物结合(sulfide)构成。

这次我们将着眼于与硫磺相关的官能团,谈谈PPS和PES的特征和分类要点。

 

■PPS光谱

PPS的主要组振动总结在图1中。


图1.PPS的主要组振动

 

PPS的ATR光谱如图2所示。


图2.PPS的ATR光谱

 

图2的ATR光谱是用钻石水晶测量的。PPS折射率为1.8左右,在有机物中非常高1),光谱的形状受到折射率异常分散的影响,变形很大。PEEK的条目。)用Ge晶体测量的数据如图3所示。


图3.PPS的ATR光谱(Ge晶体)

 

你会发现失真消除了,得到了更好的光谱。
由于PPS在聚合物的重复单元中不含脂肪族,所以PPS本身不会表现出脂肪族由来的C-H伸缩振动。但是市面上卖的PPS也含有添加剂,所以3000-2700cm-1中描述的场景,使用下列步骤创建明细表,以便在概念设计中分析体量的周长。另外,由于苯环和硫包含在分子组成中,因此可以观察到来自它们的吸收。

 

■PPS吸收峰的归属

显示PPS的特征吸收峰波数和归属2-4)峰值波数记载了钻石水晶和锗水晶两种数据。()内为锗晶体测量数据的峰值峰值波数。

 3060 cm-1(3060 cm-1):苯环CH伸缩
 1570 cm-1(1575 cm-1):苯环伸缩
 1470 cm-1(1475 cm-1):苯环伸缩
 1380 cm-1(1390 cm-1):苯环伸缩
 1090 cm-1(1095 cm-1):φ-S逆对称伸缩
 1070 cm-1(1074 cm-1):φ-S对称伸缩
 1010 cm-1(1010 cm-1):苯环CH面内变角
  805 cm-1( 820 cm-1):苯环CH面外变角(对位2取代)

PPS的光谱特征为1600cm-1吸收峰集中在更低的波数侧。主要的高峰数量并不是很多。

PPS判别步骤PEEK中描述的场景,使用以下步骤创建明细表,以便在概念设计中分析体量的体积。PEEK条目还涉及到PEEK和PPS,以及对PES的辨别。以下是PPS和PEEK的ATR光谱。水晶使用的是Ge。


图4.PPS(黑色)、PEEK(红色)的ATR光谱(Ge晶体)

 

PPS和PES与PEEK不同,具有苯环-硫原子间的键(φ-S伸缩),因此归属于该键的1090100cm-1的两个高峰。这两个峰值在PEEK中都没有出现。

PES的ATR光谱如下。水晶使用的是钻石。


图5.PES的ATR光谱

 

PES在分子内含有醚键(-O-)和磺酰基(-SO2-)的全芳香族聚合物。
PPS和PES的区别是,PES除了φ-S伸缩两个振动之外,还有1230cm-1附近检测到芳香族醚(φ-O-φ)的伸缩振动。另外,1145cm-1二磺酰基SO2对称伸缩的强烈吸收3)
你可以用这样的方法互相识别PPS和PES。

 

■PPS结晶性的判断方法

PPS是结晶聚合物。1575 cm-1是非晶带,1075cm-1已知的能带是结晶能带2)
1575 cm-1的非晶带,在对称性高的理想结晶中是红外惰性的振动模式,没有观察到峰,但由于在非晶状态下苯环的构象发生变化这些模式被认为是红外活性的2)图6显示了用Ge晶体测量的PPS的ATR光谱的低波数范围扩大后的数据。1075cm是两个峰的比率-1/ 1575 cm-1用PPS结晶的程度可以知道2)


图6.PPS的非晶峰(●)和晶体峰()(Ge水晶)

 

■总结

  • PPS是全芳香族聚合物的一种,具有含有苯环和硫原子的硫键的结构。
  • PPS的光谱为1600cm-1低波数侧有特征性的吸收峰。特别是基于苯环和硫化物键的φ-S伸缩振动是其特征。根据它们的吸收峰位置,可以与其他主要聚合物分类。
  • PPS的结晶程度为1075cm,PPS的结晶带与非晶带的比率-1/ 1575 cm-1中所述修改相应参数的值。

 

到现在为止用异物分析被查出的可能性高(贵),拿起了聚合物本身。市售的塑料为了强化功能,有时会分散使用无机粒子。因此,从下次开始,我们将介绍代表性的无机物质。敬请期待!

 

■异物光谱分析系列

随时更新!敬请期待!

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聚乙烯
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天然橡胶·异戊二烯橡胶
㉚ SBR
㉛ NBR
㉜ EPDM

※标题和内容有变更的可能性。

 

■参考文献

1) P.L.Carr, I.M.Ward,Polymer,28, 12, 2070-2076 (1987)
2) D. A. Zimmerman, J. L. Koenig, H. Ishida,Spectrochimica Acta Part A,51, 2397-2409 (1995)

整个系列中,各峰波数的归属基于以下参考文献。
3) N.B. Colthup, Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy Third Edition
4)堀口博,红外吸光图说总览

 

 

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