利用红外光谱研究聚合物玻璃化转变时的构象变化

聚合物玻璃化转变的本质一直是困扰材料科学工作者的一个难题,也吸引了众多学者利用各种测试手段对其进行研究。由于对聚合物的结构较为敏感,傅里叶变换红外光谱（FTIR）被广泛应用于研究聚合物在玻璃化转变期间的构象变化。对此有相当数量的研究报道,本文对这些研究工作进行了介绍。目前用FTIR对玻璃化转变的研究工作大多集中于转变过...     

二维相关分析光谱技术

给出推导二维相关光谱和推广至普遍意义上的数学过程,其物理含义和二维相关光谱的性质及其解释规则。以应用实例给出了该光谱技术在分析结构、相互作用等相关性方面的独特性质。还给出紫外可见二维相关光谱。     

移动窗口二维相关光谱技术

移动窗口二维相关光谱是一种新的二维相关分析方法,它将移动窗口的概念和二维相关分析方法有效地结合在了一起,利用移动窗口将庞大的光谱数据按矩阵分割成若干个便于操作的子矩阵,用二维相关光谱分别处理,将得到的结果综合分析,用以光谱变量和扰动变量为坐标的等高图表现出来,从中可以非常直观地观察出光谱强度在扰动变量方向上的变化,进而找出引起光谱强度突变的特征扰动点。本文主要介绍了移动窗口二维相关光谱的计算方法、基本特征、影响因素和实际应用,同时还详细介绍了以它为基础改进得到的扰动相关移动窗口二维相关光谱。扰动相关移动窗口二维相关光谱包括同步图和异步图,它不仅能很好地反映出引起光谱强度突变的特征扰动,还能详尽地描述出光谱强度在扰动过程中的变化情况。     

二维相关红外光谱分析技术在高分子表征中的应用

二维相关红外光谱作为一种先进的光谱分析方法,具有提高谱图分辨率、解析动态过程等优势,近来在高分子表征中引起了越来越多的关注.高分子体系涉及了丰富的相互作用和复杂的结构,分子光谱是常用的表征手段,而借助二维相关光谱分析技术,能够有效识别精细结构、判别动态变化机制,从而显著丰富和完善分析结果 .本文重点围绕二维相关红外光谱,简述了发展历史和基本原理,随后结合实际过程,介绍了相关实验和分析技巧,最后列举了其在高分子表征中的典型应用,展示了二维相关红外光谱分析的特点,具体涉及温度响应高分子的响应机制、可拉伸离子导体中复杂相互作用、小分子在聚合物基质中的扩散、天然高分子的结构表征等研究.希望通过本文的介绍,能够帮助读者更好地理解二维相关光谱,进一步拓展其在高分子领域中的应用.     

广义二维相关光谱在红外和拉曼光谱研究中的应用

介绍广义二维相关分析方法 ,给出了二维相关光谱的广义数学公式及其推广过程。阐述了广义二维相关光谱的基本性质。给出了二维相关在傅立叶变换拉曼和近红外的应用实例 ,以证明广义二维相关光谱在结构分析以及相关性方面的独特效用。     

广义二维相关光谱及其在分析领域中的应用

广义二维相关光谱(generalized two-dimensional correlation spectroscopy)的理论提出至今, 得到了国际学术界的极大关注, 其分析方法已经在分析领域中被广泛应用. 文中在叙说广义二维相关光谱的数学处理过程及其谱图的物理意义的同时, 列举了在化学分析和分子生物学等领域中的有机溶剂成分分析、生物分子在不同pH中的特性分析和蛋白结构分析等应用实例, 并详细地对广义二维相关光谱理论和分析方法进行了评述.     

对聚合物玻璃化转变的几点新认识

基于聚合物玻璃化转变的定义,探讨了聚合物宏观单晶体和聚合物单链单晶的玻璃化转变问题,指出玻璃化转变的温度依赖性不服从普适的Arrhenius方程,可以把WLF方程看作是聚合物玻璃化转变的特有温度依赖关系。介绍了二维状态下聚合物可能的玻璃化转变。     

二维相关振动光谱技术

从发展历史、计算方程、性质规则等方面系统地介绍了近年来发展起来的二维相关光谱技术.结合各种常见的一维振动光谱, 如红外、拉曼、荧光、近红外-红外等光谱举例阐述了二维振动光谱的优势及其普适性.介绍了在广义二维相关光谱理论上最新延伸发展起来的二维样品-样品相关技术和二维杂化相关技术的基本理论, 并将之与传统的二维变量-变量相关技术(广义二维相关光谱)进行了比较.     

二维红外相关光谱在双氰胺固化环氧树脂体系中的应用

利用原位红外加热炉模拟双氰胺固化环氧树脂体系的固化反应过程,实时测试并记录反应过程中官能团结构的变化;将一维红外光谱和二维红外光谱相结合进行分析,给出固化过程中各官能团的变化顺序和趋势。 在双氰胺固化环氧树脂体系中,双氰胺首先分解成氰基胺,然后再和环氧树脂发生开环加成反应,生成亚胺结构,通过重排生成酰胺结构。 双氰胺分解为氰基胺的反应是可逆反应。 将原位红外、一维红外与二维红外三者结合是阐明热固性树脂固化反应机理的非常有效的手段。     

真伪大黄的二维相关红外光谱

采用红外光谱法并结合二维相关光谱(two-dimensional correlation spectroscopy)分析技术，对药用西宁大黄和伪品华北大黄进行了无损快速鉴别研究。西宁大黄和华北大黄在一维谱图上差别不显著，而在二维谱图上显示出较大的差别。在1200-1700cm-1波段范围内，西宁大黄在同步图上有两个较强的自动峰，分别在1460和1560cm^-1附近，而华北大黄只有一个较强的自动峰，在1460cm^-1附近；同样在1030-1170cm-1波段范围内西宁大黄有两个较强的自动峰，分别在1060和1080cm^-1附近，而伪品大黄也只有一个较强的自动峰，在1080cm^-1附近。两个波段的异步谱也显示出较大的差别。结果表明：二维相关谱可以提高谱图的分辨率，增加谱图的识别能力，可用于药材真伪品的鉴别。该法快速、准确，为客观评价中药材的来源提供了一种新的方法。     

二维相关荧光光谱技术

从发展历史、计算方程、一般规则和特有性质等方面系统地介绍了近年来在二维相关荧光光谱技术方面的方法探索和应用进展。以不同的外扰方式,如浓度、激发波长、猝灭以及其他如pH等分类,举例阐述了二维荧光相关光谱的可操作性及其应用,并与普通一维荧光光谱比较,说明了二维荧光相关光谱技术的优势。     

溶液中聚(N-异丙基-2-甲基丙烯酰胺)热相变可逆性的杂合二维相关红外光谱研究

基于聚(N-异丙基-2-甲基丙烯酰胺)(PNiPMA)在升温和降温两个过程中测得的变温红外光谱构筑样本-样本杂合二维相关(Hybrid 2D Correlation)光谱,揭示其在热诱导相变过程中初始组分的恢复程度、相转变温度以及转变速率等物理参数的可逆性.     

液晶聚合物材料的红外光谱表征

红外光谱以高选择性、无破坏性以及高超的分辨和实时跟踪能力成为从分子水平研究液晶聚合物的的重要分析手段,而偏振二向色技术、时间分辨步扫描技术和二维相关分析技术的发展进一步提高了红外光谱分析复杂液晶聚合物的能力。本文介绍了传统傅里叶变换红外光谱及各种新型光谱分析技术（主要是二维相关技术）对液晶聚合物材料表征的研究进展,特别是对于液晶聚合物分子氢键、共聚和共混物相容性以及外场（温度、电场、光场、应力场）作用下液晶分子取向等的研究,并分别进行了具体的应用实例分析。     

β-环糊精变温红外光谱的二维相关分析

基于热分析和变温红外光谱，借助于二维相关分析法，揭示了β-CD在空气中的热变行为，22—150℃，脱出吸附水和结晶水；150—260℃，伯羟基被空气中的氧气氧化为醛；当温度高于20℃时，β-CD发生了强烈的氧化反应，糖环和大环均被破坏，最终生成C02和H2O。该法为环糊精热稳定性机理的研究提供了一个有价值的理论依据。     

温敏支化聚合物的合成及其双重相转变行为

将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)与具有温敏性的大分子单体进行共聚,制得了主链与支链在水溶液中具有不同相转变温度的温敏支化聚合物。经过双重相转变过程后,通过扫描电子显微镜(SEM)可以观察到聚合物链形成的具有较大比表面积的"葡萄串"结构,光散射实验中聚合物粒径大小随着温度升高发生两次突变进一步解释了双重相转变过程中聚合物微观形态的变化。在温敏支化聚合物溶液样品的差示扫描量热法(DSC)曲线中可以观察到35℃与21℃出现两组相对独立的吸热峰,从热力学的角度描述了双重相转变行为。通过使用二维红外相关光谱技术分析了温敏支化聚合物各基团对温度扰动的响应顺序,其结果说明仅存在于支链中的丙烯酸丁酯(BA)结构单元要先于NIPAm结构单元发生变化,对双重相转变行为的机理有了更进一步的说明。"葡萄串"结构的形成有效地提高了温敏聚合物的疏水比表面积,有望应用于生化分离领域。     

抗坏血酸升温氧化过程的二维相关红外光谱分析

采用傅里叶变换红外光谱法 (FTIR)和二维相关分析 (2DCorrelationAnalysis)技术研究了固态抗坏血酸在 2 0℃～ 1 60℃的升温氧化过程。结果表明 :抗坏血酸随着温度升高的红外光谱的特征峰在一维图上变化不明显。借助于二维相关分析 ,不仅提高了谱图的分辨率 ,将一维红外谱图上 1 674cm- 1 处的单峰分解为两个自相关峰 ,显示了抗坏血酸的互变异构体中酮式结构的CO基团和醇式结构的CC基团的振动 ;还揭示了分子内各官能团之间的相互作用 ,反映了在升温氧化过程中这些基团之间的协同关系和变化的先后顺序。抗坏血酸分子中CO、CC和COC基团发生了相互作用 ,其变化的顺序是CC先于COC发生偶极矩的变化 ,最后是CO发生变化 ,此现象与抗坏血酸的氧化反应机理相一致。总之 ,二维相关红外分析可以作为研究抗坏血酸升温氧化过程中结构动态变化的一种新方法 ,也为抗坏血酸在氧化过程中的机理研究提供了一个重要的理论依据。     

二维红外光谱研究聚碳酸酯薄膜中水的扩散

利用二维衰减全反射红外光谱方法,研究了水在聚碳酸酯(PC)薄膜中的扩散过程,发现水的羟基弯曲振动谱带中可以分辨出分别位于1672、1646和1621 cm-1的吸收峰,而羟基伸缩振动谱带中可以分辨出分别位于3560、3425和3255 cm-1的吸收峰,由此可知水分子在聚碳酸酯薄膜中存在3种状态,分别为与羰基形成强、中强氢键作用的水分子和进入PC微孔中的弱氢键作用的水分子。 经过二维相关分析得到水分子进入PC薄膜的顺序为首先形成中等强度的氢键,然后形成弱和强2种强度的氢键。     

二维相关红外光谱研究再生蚕丝蛋白膜的构象与温度之间的关系

通过二维相关红外光谱,研究了再生蚕丝蛋白膜的构象及其转变与温度之间的关系.实验结果表明,将样品从130℃升温到220℃、或在180℃的恒温过程中,丝素蛋白分子链的构象会发生变化,且不同构象对温度升高过程或180℃恒温过程响应的顺序是无规线团变化先于β-折叠、α-螺旋的形成.     

二维相关红外光谱与奶粉的品质分析

采用红外光谱法(FT-IR)并结合二阶导数谱对几种奶粉产品进行了无损快速鉴别。结果表明：不同脂肪含量的奶粉其最主要的差别直观地表现在1747cm^-1对应的脂肪C=O吸收峰强度的不同;同理,不同糖含量的奶粉红外谱图上的主要差别就体现在糖的特征峰带(1150—900cm^-1)的强度上。最后,采用二维相关红外光谱法(2D-IR)对全脂奶粉和全脂甜奶粉进行了热扰动过程研究,发现由于糖类物质的加入,奶粉蛋白成分在常温下变得相对稳定。该法为研究奶粉的稳定性提供了一条新的途径。     

二维红外相关光谱研究缠结对冷冻升华无规聚苯乙烯分子运动的影响

用冷冻升华法制备了浓度为1×10^－4 和2×10^－5 g/mL的单链无规聚苯乙烯(a-PS). 利用FTIR测试方法, 测定a-PS在等温处理时红外吸收峰的时间依赖性与温度依赖性, 研究样品中链缠结和链结构单元的堆积等因素对红外吸收峰的影响, 进而探讨链缠结对a-PS分子运动的影响. 同时, 也通过二维相关分析来研究a-PS等温实验过程中, 链缠结的变化情况以及官能团之间的变化顺序, 推断在a-PS等温时, 与链结构单元的堆积相联系的苯环振动首先发生, 其次才是与链缠结相关联的CH₂振动发生变化, 并由此确定缠结对冷冻升华a-PS分子运动的影响.