N-十六烷基聚己内酰胺的红外光谱研究

以聚己内酰胺(PA6)和1-溴正十六烷为原料,利用N-烷基化方法制备了具有不同烷基取代度的N-十六烷基聚己内酰胺(PA6C16)。采用DSC和FTIR方法研究了具有不同烷基取代度的PA6C16的热转变行为。DSC结果表明N-十六烷基聚己内酰胺的十六烷基侧链可以结晶,且低取代度的N-十六烷基聚己内酰胺(PA6C16-L)侧链结晶的熔点高于高取代度的N-十六烷基聚己内酰胺(PA6C16-H)。红外光谱结果表明,PA6C16-L侧链的亚甲基呈正交晶堆积,而PA6C16-H的侧链亚甲基则呈六方晶堆积。变温红外光谱结果显示,伴随着侧链结晶的熔融,PA6C16-H的主链构象发生明显改变,而PA6C16-L主链的构象则未显示出明显改变。     

晶型转变对尼龙11分子链运动的影响

为进一步认识分子链运动与晶型之间的关系,用熔融、冰水淬火和退火等方法制备了α和δ′两种晶型的尼龙11薄膜试样.42Hz～5MHz的介电松弛谱显示了两种不同晶型试样的分子运动特征.不同频率下的介电温度谱显示α型结晶中代表分子链段运动的主松弛较δ′型结晶出现在更高温度,说明退火引起的δ′向α晶型转变使分子链段运动受到了限制.研究结果还显示,α和δ′型结晶中分子链局域松弛运动的活化能基本相同,但α型的松弛时间较δ′型的大,松弛强度则较δ′型的小,表明晶型转变使尼龙11的分子链局域松弛运动也受到了一定程度的抑制.     

同步扫描光谱方法研究聚合物结晶动力学过程

固体表面反射光与其折射指数之间存在余弦函数关系,而折射指数的均方起伏又和固体表面的密度和浓度起伏有关。因此从反射光的变化可以反映材料内部结构的一些变化。基于此理论指导,本文利用同步扫描光谱(SSS)方法,即荧光光谱仪的同步扫描模式进行反射光的检测,成功地监测了聚己内酯(PCL)薄膜在铜片上的熔融和非等温结晶过程。PCL薄膜的SSS谱图出现了两个明显的荧光光谱仪的光源峰(467和473 nm),利用这两个峰的信息可以表征聚合物的熔融和结晶过程中分子链结构的变化。采用SSS方法表征分析得到了PCL的热动力学和结晶动力学参数,其结晶Avrami exponent n为2.8～3.2,平均值为3.1,表明PCL的非等温结晶遵循异相成核、三维球晶生长机理。这些与差示扫描量热仪(DSC)得到的参数一致。研究结果表明SSS方法是一种简单、有效的原位测试聚合物熔融和结晶动态过程的方法。此外,SSS方法是一种基于荧光光谱仪的具有普适性的光谱方法,对发光和不发光固态聚合物均可以检测研究。     

半晶态聚合物的分子动力学模拟

采用粗粒化聚乙烯醇模型,应用分子动力学方法模拟熔融态聚合物经过缓慢冷却、局部结晶形成半晶态聚合物的过程.静态结构因子的演变显示出在结晶初期小角散射强度的增大先于布拉格峰的出现,这与小角/大角X射线散射实验现象相一致.模拟得到的半晶态聚合物呈现为折叠链构成的晶区与非晶区交杂在一起的结构形态,与缨状微束结构模型相一致.研究发现在不同的冷却阶段具有不同的有序结构形成机制.从结晶温度到玻璃化温度的凝固过程中,存在分子链的伸展和伸直分子链之间平行排列两种形式的结构转变;而在玻璃化温度之后,材料的活性只允许调整伸直分子链之间的相对排列位置.     

用红外光谱谱带分离技术定量测定聚对苯二甲酸乙二酯的结构

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的结晶状态与其脂肪链的内旋转构象有关。在晶区中,脂肪链均处于反式构象;而在非晶区中,既有左右式构象,也有反式构象。对应于这些结构,在红外光谱中会有不同的谱带。由于红外光谱法是表征结晶高聚物结构的有效手段,所以如何测定PET的这些结构一直是光谱学家感兴趣的课题。但是用红外光谱     

N-十六烷基聚对苯二甲酰对苯二胺的红外光谱研究

以聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)和1-溴正十六烷为原料,利用N-烷基化方法合成了N-十六烷基聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTAC16),并采用DSC和FTIR方法进行了详细研究。DSC结果表明PPTAC16存在侧链结晶行为,但侧链结晶的完善程度低于正十六烷烃的结晶。红外光谱结果表明,烷基侧链结晶中亚甲基堆积的有序度低于正十六烷烃晶体,亚甲基的构象中存在相当数量的旁式构象。变温红外光谱结果表明随着温度的升高,亚甲基的伸缩振动谱带和变角振动谱带的峰位发生突变,说明侧链结晶的熔融;该结果与DSC测试结果一致。另外,伴随着十六烷基侧链结晶的熔融,PPTAC16的主链发生了一种不可逆的变化,且熔融后的烷基侧链所处的状态与液态十六烷烃存在差别。     

西佛碱型液晶化合物相变过程中分子排列方式变化的拉曼光谱研究

用变温拉曼光谱对相变过程的研究表明,液晶化合物的初始晶态与熔融后缓慢降温得到的晶态并不吻合,两个状态下分子尾链的构象及刚性核部分的构象不同导致分子的聚集状态不同。西佛碱型液晶化合物VO10相变过程中,在晶态到液晶态相转变过程中,烷氧基尾链链内构象发生突变,同时有序性降低,刚性核部分两个苯环之间的二面角在相变点时发生明显变化,二面角加大。     

氟聚合物相态变化研究

相态变化主要有物理转变和化学反应两类。物理转变包括结晶／熔融、液晶转变等相转变、玻璃化转变；化学反应包括聚合、固化、交联、氧化和分解等。由于氟聚合物的使用环境温度与其的玻璃化转变温度比较接近，笔者主要借助DSC热分析仪、X射线衍射仪、红外原位反应池、高温高压反应池等仪器研究了氟聚合物在相态转化过程中的相关物理性能变化，探讨了相态转变时分子链锻是否会发生变化。     

环丁醇温致相变的原位拉曼光谱研究

采用拉曼光谱和红外光谱解析了常温条件下环丁醇的各个振动模式及其与分子构象间的关联,结果表明液态环丁醇以赤道–反式构象为主,并含有少量的赤道间扭式构象。在此基础上结合差示扫描量热技术和变温拉曼光谱,原位研究了环丁醇的温致相变过程和分子构象随温度的变化。结果表明,冷却至140 K的过程中,环丁醇并未结晶固化,而是保持亚稳定的无序液体状态,即出现过冷现象,继续降温至138 K出现玻璃化转变。升温过程中,在170 K时出现放热峰,同时有新的拉曼峰出现,并且拉曼峰的半高宽和强度发生明显的突变,表明环丁醇由无序结构转变为有序的结晶相。因此,我们获得了环丁醇的温致相变序列： 液态→过冷液体→玻璃态→结晶态→液态。通过对环丁醇不同分子构象的拉曼特征峰的定量分析,证实环丁醇在降温过程中,反式构象和间扭式构象的比例未发生明显改变,即没有发生构象变化。然而升温时,伴随170 K时结晶态的转变,反式构象特征峰的相对强度减小,表明部分分子由赤道–反式构象转变为赤道–间扭式构象。该研究结果对进一步理解和研究其他有机小分子的温致相变和构象变化具有指导意义。     

基于振动光谱成像技术的聚合物共混体系研究进展

振动光谱可以提供分子的振动信息,对于聚合物分子链的构象和链间的相互作用非常敏感。分子振动光谱成像作为一种原位无损检测技术,广泛应用于聚合物共混体系结晶、相态分布、界面扩散等性质的研究。本文综述了拉曼(Raman)光谱和红外(IR)光谱成像技术以及其衍生的具有高空间分辨率的红外-原子力联用技术(IR-AFM)、拉曼-原子力联用技术(Raman-AFM)以及针尖增强拉曼光谱技术(TERS)在聚合物共混体系研究中的最新应用进展,以探索并扩展振动光谱成像技术在高分子领域中的应用。     

纳米晶硅薄膜中氢含量及键合模式的红外分析

采用传统射频等离子体化学气相沉积技术在100—350℃的衬底温度下高速沉积氢化硅薄膜. 傅里叶变换红外光谱和Raman谱的研究表明,纳米晶硅薄膜中的氢含量和硅氢键合模式与薄膜的晶化特性有密切关系,当薄膜从非晶相向晶相转变时,氢的含量减少了一半以上,硅氢键合模式以SiH₂为主. 随着衬底温度的升高和晶化率的增加,纳米晶硅薄膜中氢的含量以及其结构因子逐渐减少. 关键词： 氢化纳米晶硅薄膜 红外透射谱 氢含量 硅氢键合模式     

利用微悬臂梁表面应力研究聚N-异丙基丙烯酰胺分子的构象转变

提出了一种基于微悬臂梁传感技术研究大分子折叠/构象转变的新方法.通过分子自组装的方法将热敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)分子链修饰到微悬臂梁的单侧表面,用光杠杆技术检测温度在20-40 ℃之间变化时由于微悬臂梁上的PNIPAM分子在水中的构象转变所引起的微悬臂梁变形.实验结果显示:在升温过程中,微悬臂梁的表面应力发生了变化并且导致微悬臂梁产生了弯曲变形,这个过程对应着微悬臂梁上的PNIPAM分子从无规线团构象到塌缩小球构象的构象转变.在降温过程中,微悬臂梁发生了反方向的弯曲变形,这对应着PNIPAM分子从塌缩小球构象向无规线团构象的构象转变.整个温度变化过程中构象转变是连续进行的,而在低临界溶解温度(约32 ℃)附近转变幅度较大,这与自由水溶液中PNIPAM分子的无规线团-塌缩小球构象转变相对应.实验结果还显示:由于PNIPAM分子在塌缩过程中氢键的形成和链段间可能的缠结效应,整个温度循环过程中微悬臂梁的变形是不可逆的且有明显的迟滞效应.     

利用微悬臂梁表面应力研究聚N-异丙基丙烯酰胺分子的构象转变

提出了一种基于微悬臂梁传感技术研究大分子折叠/构象转变的新方法.通过分子自组装的方法将热敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)分子链修饰到微悬臂梁的单侧表面，用光杠杆技术检测温度在20—40℃之间变化时由于微悬臂梁上的PNIPAM分子在水中的构象转变所引起的微悬臂梁变形.实验结果显示：在升温过程中，微悬臂梁的表面应力发生了变化并且导致微悬臂梁产生了弯曲变形，这个过程对应着微悬臂梁上的PNIPAM分子从无规线团构象到塌缩小球构象的构象转变.在降温过程中，微悬臂梁发生了反方向的弯曲变形，这对应着PNIPA 关键词： 构象转变 聚N-异丙基丙烯酰胺分子链 表面应力 微悬臂梁     

过渡区p型氢化硅氧薄膜结构和光电特性的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,利用二氧化碳(CO_2)、氢气(H_2)、硅烷(SiH_4)和乙硼烷(B_2H_6)作为气源,制备出一系列p型氢化硅氧薄膜.利用拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和暗电导测试,研究了不同二氧化碳流量对薄膜材料结构和光电特性的影响,获得了从纳米晶相向非晶相转变的过渡区P层.研究表明:随着二氧化碳流量从0增加到1.2 cm~3·min~(-1),拉曼光谱的峰值位置从520 cm~(-1)逐渐移至480 cm~(-1).材料红外光谱表明,随着二氧化碳流量的增加,薄膜中的氧含量逐渐增加,氢键配置逐渐由硅单氢键转换为硅双氢键.P层SiO:H薄膜电导率从3S/cm降为8.3×10~(-6)S/cm.所有p型SiO:H薄膜的光学带隙(Eopt)都在1.82—2.13 eV之间变化.在不加背反射电极的条件下,利用从纳米晶相向非晶相转变的过渡区P层作为电池的窗口层,且在P层和I层之间插入一定厚度的缓冲层,制备出效率为8.27%的非晶硅薄膜电池.     

PVP对Nylon 6形貌及结晶行为影响的研究

采用变温红外光谱、示差扫描量热（DSC）和偏光显微镜（POM）等方法研究了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与尼龙6（nylon 6）分子间的相互作用及其对nylon 6热行为及结晶形貌的影响。DSC结果表明PVP的加入明显影响了nylon 6的熔融和结晶行为：随着PVP含量增加,PVP/nylon 6共混物的结晶温度、熔融温度及结晶度均逐渐降低;POM观察显示：随着PVP含量增多,nylon 6的球晶尺寸变小、球晶逐渐变得不完善。变温红外光谱结果表明,无定形PVP分子的羰基能够与nylon 6分子的N—H基团形成新的氢键,部分破坏了nylon 6分子之间的氢键结构,从而阻碍了nylon 6分子的规整排列,使其结晶度降低并导致nylon 6结晶形貌的变化。     

二维红外相关光谱分析对十二烷氧基苯甲酸的相变过程

利用显微红外光谱技术在宽范围的温度区域跟踪对十二烷氧基苯甲酸相变过程,经二维相关红外光谱分析,来描述对十二烷氧基苯甲酸在不同温度区间的分子动态变化。结果认为固态由烷基相互缠结以多种羧酸聚集体的状态存在,95℃发生的相转变主要是非均相的十二烷基熔基熔融和氧基苯甲酸部分重结果的过程,132℃以后的相转变主要是羧酸聚集体部分氢键集中断裂和羧酸苯醚基团迅速熔融的结果。     

变温拉曼光谱研究电化学合成聚吡咯膜

在含有四氟化硼四丁基铵的乙氰溶液中电化学氧化吡咯制得聚吡咯膜,并在-195到150℃温度范围内研究了该聚合物膜的变温拉曼光谱。在升温过程中,与氧化态相关的拉曼光谱谱带渐渐消失,这主要是由于空气中氧气和水分子的作用。在冷冻过程中,聚合物链从无规线团状态转变成棒状构象,从而增加了导电高分子的共轭链长。由于拉曼的共振效应,在冷冻过程中与氧化态链段相关的谱带得到了增强。     

液晶冠醚4—（烯丙基氧）—4′—（4′—羧基苯并—15—冠—5）联苯的变温红外光谱和拉曼光谱研究

本文用红外光谱法和激光拉曼光谱法研究了液晶冠醚４一（烯丙基氧）一４′一（４′一羧基苯并一１５一冠一５）联苯在升温时从结晶态到液晶态再到各向同住的液态相转变过程中红外光谱和拉曼光谱的变化。对该液晶冠醚的红外和拉曼特征频串进行了初步的经验式归属，并以频率位移、相对强度及峰形的变化描述了该化合物的相转变并初步讨论了相转变过程中光谱信息与分子结构的关系。     

变温红外光谱研究表面双稳态液晶分子的相变过程

运用变温红外和样本-样本相关光谱对40～150 ℃温度区间内的表面双稳态液晶分子MHOCPOOB的相变过程中的分子构象、排布及相互作用的变化进行研究。结果表明：室温时,分子烷基链中同时存在Zigzag和Gauche两种构象。随温度升高,其中有序的Zigzag构象转化为无序的Gauche 构象,链的扭曲程度增加。刚性核部分,羰基与相邻的苯环形成共轭体系,苯环之间相互倾斜排列,在相变过程中羰基与苯环的共平面作用逐渐被打破,且在相变点苯环间的二面角明显增大。由于表面稳定化的作用,使得在液晶盒表面上的一层膜,其结构并不随温度、相结构的变化而变化,因而在液晶盒的光谱中观察到的相变点较少。通过二维光谱作者发现,在122 ℃时分子出现细微结构调整。     

镁含量和热处理对Zn1-xMgxO薄膜结构和发光性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在玻璃衬底上制备了Zn_1-xMg_xO(x=0.1,0.2,0.3, 0.4,0.5,0.6,0.7)薄膜.X射线衍射谱(XRD)测试结果发现,在 0.1<x<0.3 范围内,薄膜仍然保持氧化锌六角纤锌矿结构,(002)面衍射峰位向大角度方向移动,超过0.3时出现氧化镁立方相.对镁含量为0.1,0.2,0.3薄膜的光致发光谱研究表明：紫外发光峰随镁含量的增加向短波方向移动.对于Zn_0.9Mg_0.1O薄膜,在5,5.5和6℃/min的升温速率下,升温速率越快结晶程度越好.在相同升温速率下,随着退火温度从500 ℃升高到560 ℃,样品的结晶程度变好,当退火温度达到590 ℃时,结晶质量下降. 关键词： 氧化锌 结构 禁带宽度 光致发光谱