第八章高分子材料的剖析 作业以及答案 1.分离纯化高分子材料的几种常用方法？ (1)溶解沉淀法 溶解沉淀法常用于聚合物和添加剂间的分离。通常有两种方法，一是将聚合物的溶液在搅 拌下加入到沉淀剂（沉淀剂量为溶液量的10倍或更多）中：二是在搅拌下将沉淀剂慢慢加入 到聚合物溶液中，直至开始浑浊，聚合物沉淀出来。两种方法要求溶解聚合物的溶剂和沉淀聚 合物的沉淀剂是互溶的。沉淀出的聚合物过滤，并用沉淀剂反复洗涤。 有的聚合物在高温下溶解，冷却后析出，此时可用单一溶剂。如对于聚乙烯制品，用四氢 萘(120℃)或对二甲苯(100℃)加热溶解，冷却后聚乙烯析出，溶液还可以用于添加剂分析。 注意：有时下列两种情况分离不完全：①分离出来的添加剂中带有低分子量的高分子化合 物：②沉淀出的高分子化合物中残留少量的添加剂。 (2)溶剂萃取法 溶剂萃取法主要根据聚合物和添加剂在溶剂中溶解度的不同达到分离目的。选择合适的溶 剂体系，连续进行萃取，使聚合物和添加剂间，聚合物间或添加剂间达到初步分离。 溶剂萃取法特别适用的情况：①热固性树脂或橡胶本身不溶，很易将混合的添加剂或并用 的热塑性树脂分离出来，如四氢呋喃可从丁腈橡胶聚氯乙烯共混物中将聚氯乙烯萃取出来，然 后用热解法鉴定剩下的丁睛橡胶：②即使用多次内反射法也难于鉴定涂层纸，对于这种含有大 量填料的少量树脂的鉴定，可以在索氏萃取器中先用水和石油醚(40-60℃)初步萃取，然后 用沸腾的甲乙酮萃取数小时，由萃取液中回收树脂。 使用溶剂萃取时，应注意的几点：①不同的添加剂使用不同溶剂萃取，要尽量选择那些对 聚合物溶解度小，对添加剂溶解度大的溶剂，如鉴定聚丙烯中的添加剂时，二氯乙烷是合适的 溶剂：②若在较高的温度下萃取，添加剂的溶解速度，以及从不溶或溶胀的聚合物中扩散出来 的速度增加，然而不可避免地低聚物也或多或少地被萃取出来，将干扰微量添加剂的分析。因 此，应尽量避免使用过高的萃取温度：③萃取后的样品最好立即用于鉴定或进一步分离。因为 某些类型的添加剂对光和氧是敏感的，如抗氧剂Ioox330的甲醇溶液放置10天后有50%的分 解产物。如果不能立即用于进一步分析，最好储藏在避光的玻璃器皿中，充以氮气并放入冰箱 中以防止分解。 (3)色谱分离法 色普法主要用于添加剂混合物的分离
2.高分子材料结构鉴定的一般规律？ 剖析一个未知的高分子材料，首先要对样品的来源和用途进行深入调查。根据它的外观特 征，可以初步判断是塑料、橡胶、纤维、粘合剂或涂料。对产品有什么技术要求等信息对于判 断聚合物的组成是有帮助的。某种材料具有某方面的用途，从重要用途出发，缩小范围。 在此信息基础上，对样品选择合适分离方法进行分离，得到聚合物主体成分，采用红外光 谱、核磁共振、质谱等手段对结构进行鉴定。对能溶解的小分子添加剂，用色谱质谱联用技术 进行定性定量分析。对无机填料可以用红外光谱和能谱技术进行分析。 3.红外光谱法、核磁共振光谱法、质谱法在高分子材料剖析中能给出哪些信息？ 红外光谱能给出聚合物材料单元结构的官能团的信息，进而将聚合物分为大类，再根据相 关峰和指纹区的峰进一步确定具体结构。聚合物红外光谱除了组成吸收带给出化学组成、单体 之间的连接方式等信息，还包含构象吸收带、立构规整性吸收带、构象规整性吸收带、结晶吸 收带 核磁共振氢谱能给出高分子材料的结构信息如下：高分子材料的定性鉴别：共聚物组成的 测定：聚合物数均分子量的测定：共聚物序列结构的研究：高聚物立构规整性的测定。 质谱在高分子材料分析中能给出信息如下：添加剂成分可用GC-MS或者LC-MS进行分 析：热解析-GC-MS分析聚合物主体：顶空GC-MS联用或热解析-GC-MS联用分析聚合物中有 机挥发物。 4.高分子材料中添加剂的分析纯化及分析方法有哪些？ 添加剂分析的关键是样品处理，将添加剂成分从聚合物中提取出来，并进行有效的分离。 溶剂萃取方法：加热回流提取、超声萃取等：混合物分离：柱层析、制备液相色谱等：质谱对 提纯化合物进行结构鉴定：EI-MS、ESI-MS、APCI-MS、GC-MS、LC-MS等，谱库检索、标 准物质对照、谱图解析等，结合红外、核磁等技术，确定添加剂结构。 5.了解高分子材料剖析研究的最新进展。 随着科学技术的发展和应用需求，新的材料不断出现，需要关注。测试手段的不断进步及 新的测试仪器不断涌现，使我们更方便快捷对高分子材料进行剖析，因此要多关注相关文献