PVDF分子α晶体结构及热稳定性三级中红外光谱研究_王维.pdf

分析与测试合成纤维工业，（）：收稿日期：；修改稿收到日期：。作者简介：王维（），女，工学硕士，讲师，主要从事包装材料的科研工作。：。基金项 目：黑 龙 江 省 省 属 高 校 教 师 基 本 科 研 业 务 费（），黑龙江省大学生创新创业训练计划项目（）。通信联系人。：。分子 晶体结构及热稳定性三级中红外光谱研究王 维，冯冠超，毕 蕊，黄 靖，徐元媛，于宏伟（齐齐哈尔大学 轻工与纺织学院，黑龙江 齐齐哈尔；石家庄学院 化工学院，河北 石家庄）摘 要：采用中红外（）光谱研究聚偏氟乙烯（）分子 晶体结构，采用变温中红外（）光谱及二维中红外（）光谱研究 分子 晶体结构的热稳定性。结果表明：分子 晶体结构的去卷积 光谱的谱图分辨能力要优于一维 光谱、二阶导数 光谱、四阶导数 光谱；的温度条件下，分子 晶体结构的红外吸收模式包括 去卷积（）、去卷积（）、去卷积（）、去卷积（）及 去卷积（）；的 光谱中，随着测定温度的升高，分子 晶体结构 去卷积、去卷积、去卷积和 去卷积对应的吸收强度都有明显地减少，升高温度会促进 分子 晶体结构转变为 晶体结构；的 光谱中，分子 晶体结构对于温度变化敏感程度及变化快慢信息均存在着一定的差异性，其中 分子二维对应的晶体结构对于温度变化最为敏感，随着温度的升高，其结构最先改变，而 二维对应的晶体结构则相对较为稳定。关键词：聚偏氟乙烯 中红外光谱 变温中红外光谱 二维中红外光谱 晶体结构 热稳定性中图分类号：文献标识码：文章编号：（）聚偏氟乙烯（）具有、等晶体结构，其中 晶体结构具有优异的力学性能，可作为较好的光电储能材料用于制作特定的光学、电子、太阳能等器件。传统中红外（）光谱具有方便快捷的优点，主要应用在化合物结构研究领域。变温中红外（）及二维中红外（）光谱广泛应用在化合物热稳定性研究领域，能提供热扰动因素下化合物结构热敏感程度及变化快慢信息。因此，作者采用三级中红外光谱（包括 光谱、光谱及 光谱）开展 晶体结构及热稳定性研究，为 在光电储能材料应用及改性研究提供借鉴。实验 材料 膜：直径 ，孔径 ，天津津腾试验室设备有限公司生产。仪器 型中红外光谱仪：美国 公司制；型 变温附件、型 变温控件：英国 公司制。实验方法 光谱：将 固定在红外光谱仪的变温附件上（），以空气为背景，每次测试对于 结构光谱信号进行 次扫描累加，测定波数为 。光谱：采用变温控件，升温区间 ，变温步长 ，每个温度节点原位检测 结构。光谱：由 分子结构的 光谱数据包经 软件计算得到。采用 操作软件获得 晶体结构的 光谱及 光谱数据；采用 软件获得 分子 晶体结构的 光谱数据。结果与讨论 分子 晶体结构的 光谱分析在 温度下，采用 光谱分析 分子 晶体结构，见图。图 分子 晶体结构 光谱 首先采用一维 光谱分析 分子 晶体结构（见图），发现波数为 ，处的吸收峰归属于 分子 晶体结构的特征红外吸收模式（一维）；二阶导数 光谱（见图）在波数为 ，处的吸收峰归属于二阶导数；四阶导数 光谱（见图）在波数为，处的吸收峰归属于 四阶导数；去卷积 光谱（见图）在波 数 为 ，处的吸收峰归属于 去卷积。研究发现，分子 晶体结构的去卷积 光谱的谱图分辨能力要优于相应的一维、二阶及四阶导数 光谱。分子 晶体结构的去卷积 光谱分析 由于 相变的临界温度约为 ，因此选择相变前（）、相变过程中（）和相变后（）个温度区间，采用去卷积 光谱进一步研究温度变化对于 分子 晶体结构的影响。相变前 分子 晶体结构的去卷积 光谱分析首先研究相变前 分子 晶体结构的去卷积 光谱，见图。图 相变前 分子 晶体结构的去卷积 光谱 测试温度为 。从图 可知：随着测定温度升高，在波数区间分别为 、和 处的吸收峰归属于相变前的 分子 晶体结构 去卷积、去卷积、去卷积和 去卷积，吸收峰发生了红移，相应的吸收强度分别降低了 合 成 纤 维 工 业 年第 卷，和 ；波数区间为 处的吸收峰归属于相变前的 分子 晶体结构 去卷积，吸收峰发生了蓝移，相应的吸收强度增加了 。研究发现，相变前的 分子 去卷积和去卷积对应的晶体结构对于温度变化比较敏感，对应的吸收强度发生明显的减少。这主要是因为温度的升高会进一步促进 分子 晶体结构转变为 晶体结构。相变过程中 分子 晶体结构的去卷积 光谱分析进一步研究相变过程中 分子 晶体结构的去卷积 光谱，见图。图 相变过程中 分子 晶体结构的去卷积 光谱 测试温度为 。从图 可看出：随着测定温度的升高，分子 晶体结构在波数区间分别为 、和 处的吸收峰归属于相变过程中的 去卷积、去卷积、去卷积和 去卷积，吸收峰发生了红移，相应的吸收强度分别降低了 ，和 ；波数区间 处的吸收峰归属于相变过程中的 去卷积，吸收峰发生了蓝移。相应的吸收强度降低了 。研究发现，相变过程中的 分子 去卷积、去卷积和 去卷积对应的晶体结构对于温度变化比较敏感，对应的吸收强度发生明显地减少。相变后 分子 晶体结构的去卷积 光谱分析最后研究相变后 分子 晶体结构的去卷积 光谱。从图 可以看出：随着测定温度的升高，分子 晶体结构在波数区间分别为 、和 处 的 吸 收 峰 归 属 于 相 变 后 的 去卷积、去卷积、去卷积和 去卷积，吸收峰发生了蓝移，相应的吸收强度分别降低了 ，和；波数区间为 处的吸收峰归属于 去卷积，相关光谱信息比较复杂，出现了 个特征红外吸收峰，其吸收峰没有规律性地改变，但相应的吸收强度进一步降低。研究发现，分子 去卷积、去卷积和 去卷积对应的晶体结构对于温度变化比较敏感，对应的吸收强度降低。图 相变后 分子 晶体结构的去卷积 光谱 测试温度为 。分子 晶体结构 光谱分析 相变前 分子 晶体结构的 光谱分析相变前 分子 晶体结构的 光谱见图。首先研究相变前 分子 晶体结构的同步 光谱（见图），在波数为（，）、（，）和（，）处发现 个相对强度较大的自动峰，进一步证明该波数处官能团对于温度变化比较敏感；在波数为（，）处发现 个相对强度较大的交叉峰，则进一步证明该波数处官能团之间存在着较强的分子内相互作用。进一步开展相变前 分子 晶体结构的异步 光谱研究（见图），相关光谱数据见表。第 期 王 维等 分子 晶体结构及热稳定性三级中红外光谱研究图 分子 晶体结构的 光谱 测试温度为 。同步 光谱中的峰分为对角线峰和交叉峰：对角线峰代表 吸收峰对一定微扰的敏感程度；交叉峰表明 个红外吸收峰官能团（和）之间存在着分子内相互作用或连接关系。当 两个谱峰以相同方向变化时，交叉峰符号为正（，）大于）；当 两个谱峰强度以相反方向变化，交叉峰符号为负（，）小于）；当 两个变量处光谱峰变化过程完全无关时，则交叉峰符号为零（，）为）。异步 光谱图仅有交叉峰，代表变量 和 处光谱峰随微扰而变化的差异性。异步 光谱的交叉峰（，）也有正负之分，即（，）大于 和（，）小于。当（，）和（，）同号时，的处光谱峰变化早于 处光谱峰；当（，）和（，）异号时，的 处光谱峰的变化晚于 处光谱峰；当（，）为 时，的和 处光谱峰变化次序不能以（，）的符号来简单判断。研究发现，相变前 分子 晶 体 结 构 变 化 快 慢 信 息 依 次 为：（二维）、（二维）、（二维）。表 相变前 分子 晶体结构的 光谱数据及解释 ，（，）（，）分子 晶体结构的 光谱数据及解释，相变前，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰，相变前，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰，相变前，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰 注：、代表不同的有机官能团对应的红外吸收波数；（，）代表同步 光谱；（，）代表异步 光谱；“”代表表示微扰作用下两个变量处光谱峰的变化正相关；“”代表表示微扰作用下两个变量处光谱峰的变化负相关。相变过程中 分子 晶体结构的 光谱分析进一步采用 光谱研究相变过程中 分子 晶体结构，见图。首先研究相变过程中 分子 晶体结构的同步 光谱（见图），在 波 数（，）、（，）、（，）和（，）处发现 个相对强度较大的自动峰，而在波数（，）、（，）、（，）、（，）、（，）和（，）附近发现 个相对强度较大的交叉峰。进一步研究相变过程中 分子 晶体结构的异步 光 谱（见 图），在 波 数（，）处发现 个相对强度较大的交叉峰。相变过程中 分子 晶体结构的 相关光谱数据见表。研究发现，相变过程中 分子 晶体结构变化快慢信息依次为：（二维）、（二维）、（二维）、（二维）。合 成 纤 维 工 业 年第 卷图 相变过程中 分子 晶体结构的 光谱 测试温度为 。表 相变过程中 分子 晶体结构的 光谱数据及解释 ，（，）（，）分子 晶体结构的 光谱数据及解释，相变过程中，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰，相变过程中，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰，相变过程中，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰，相变过程中，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰，相变过程中，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰，相变过程中，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰 相变后 分子 晶体结构 光谱分析最后，采用 光谱研究相变后 分子 晶体结构，见图。图 相变后 分子 晶体结构 光谱 测试温度为 。第 期 王 维等 分子 晶体结构及热稳定性三级中红外光谱研究 首先研究相变后 分子 晶体结构的同步 光谱（见图），在波数（，）、（，）和（，）处发现 个相对强度较大的自动峰，而在（，）、（，）和（，）附近发现 个相对强度较大的交叉峰。进一步研究相变后 分子 晶体结构的异步 光谱（见图），相变后 分子 晶体结构的 相关光谱数据见表。从表 可以发现，相变后 分子 晶体结构变化快慢信 息 依 次 为：（二维）、（二维）、（二维）。表 相变后 分子 晶体结构的 光谱数据及解释 ，（，）（，）光谱数据及解释，相变后，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰，相变后，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰，相变后，热扰动下，分子 晶体结构 处（二维）吸收峰变化早于 处（二维）吸收峰 综上研究发现，不同的温度区间，随着测试温度的升高，分子、和 官能团对热敏感程度及变化快慢信息均存在一定的差异性。其中，相变前 分子 晶体结构变化快慢信息为 （二维）大于 （二维）且大于 （二维）；相变过程中 分子 晶体结构变化快慢信息依次为（二维）、（二维）、（二维）、（二维）；相变后 分子 晶体结构变化快慢信息依次为 （二维）、（二维）、（二维）。由此可见，分子 二维对应的晶体结构对于温度变化最为敏感，随着温度的升高，其结构最先改变，而二维对应的晶体结构则相对较为稳定。结论 的温度条件下，分子 晶体结构的红外吸收模式包括 去卷积（）、去卷积（）、去卷积（）、去卷积（）及 去卷积（）的温度范围内，分子 晶体结构 去卷积、去卷积、去卷积和 去卷积对应的吸收强度都有明显地减少。温度的升高会进一步促进 分子 晶体结构转变为 晶体结构。的温度范围内，分子 晶体结构对于温度变化敏感程度及变化快慢信息均存在着一定的差异性，其中 分子 二维对应的晶体结构对于温度变化最为敏感，随着温度的升高，其结构最先改变，而 二维对应的晶体结构则相对较为稳定。参 考 文 献 ，（），（）：，（），（）：张军英，李新开，王清海，等 的晶体结构及应用 工程塑料应用，（）：孟露，孙皓，秦佳慧，等 网球拍吸汗带分子结构研究纺织科学与工程学报，（）：于宏伟，王晓萱，戎媛，等“泰斯花粉阻隔剂”结构研究 佛山科学技术学院学报（自然科学版），（）：于宏伟，刘荣，张美环，等 次碳酸铋分子结构及热变性研究 硫磷设计与粉体工程，（）：王维，张美环，刘荣，等 医用网纹易撕胶带基材结构及热稳定性研究 合成纤维工业，（）：徐元媛，