聚合物近代儀器分析

前言

近20年來，由于近代儀器分析技術(shù)的迅速發(fā)展，使其越來越成為高聚物研究和生產(chǎn)中不可缺少的工具。從事高分子材料的研究、分析和生產(chǎn)的工作人員，有必要了解近代儀器分析的基本原理，掌握譜圖解析的一般方法，學(xué)會(huì)如何運(yùn)用這些近代儀器分析手段進(jìn)行高分子材料的研究。目前國(guó)內(nèi)雖然有多種儀器分析和有機(jī)譜圖解析方面的教材，也有高聚物剖析方面的專著，但缺乏高分子專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)高聚物近代儀器分析方法的教材。本書是在清華大學(xué)、北京大學(xué)高分子專業(yè)近10年開設(shè)的高分子分析和研究方法課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)原有的講義進(jìn)行了修改擴(kuò)充而編寫成的。編者從教學(xué)和高分子科技工作者需要的角度出發(fā)，圍繞高分子研究領(lǐng)域中所涉及到的最常用的近代分析儀器，就分析方法的基本原理、儀器的簡(jiǎn)單構(gòu)成、對(duì)分析樣品的要求、譜圖所能提供的信息和其基本解析方法以及各種儀器在高聚物領(lǐng)域中的應(yīng)用等方面做了簡(jiǎn)明的闡述。本書力圖深入淺出，盡可能避免繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和復(fù)雜的譜圖解析。在實(shí)際工作中，往往一項(xiàng)課題，如高聚物鏈結(jié)構(gòu)的研究，需要有多種近代儀器分析手段配合進(jìn)行。如果按高聚物研究系統(tǒng)來編寫就會(huì)使許多未接觸過儀器分析的人員感到很亂，因此在本書中仍以儀器分析方法分類，一種一種儀器加以講授。討論每種方法的基本內(nèi)容時(shí)，又以最基礎(chǔ)的高聚物組成分析為主。一些更深一層的內(nèi)容，如高分子結(jié)構(gòu)單元的立體構(gòu)型的空間排列、高聚物的表面分析能譜等內(nèi)容，則未編入。本書主要作為高等院校高分子化學(xué)、化工、材料等有關(guān)專業(yè)本科生教材使用，也可供從事高分子科技工作的人員及有關(guān)分析工作者參考。本書是在上述兩校教學(xué)及科研工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上編寫的，特別是曾參與本課程教學(xué)的阮竹、顧世英、王艷芬、王盈康、曹維孝、鄧卓、丁有駿、張廣利、段曉青、郭新秋、盧英先等老師給予了大力的支持和幫助，因此從某種意義上講，本書也是集體經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。本書第9，10章由周嘯執(zhí)筆；第6，7章及第2章紫外、熒光分析部分，第3章電子順磁共振部分及第4章反相氣相色譜部分由羅傳秋執(zhí)筆，其余各部分為汪昆華執(zhí)筆。特別要感謝王艷芬、顧世英兩位老師，做了大量的繪圖及抄寫工作。由于高聚物近代儀器分析方法涉及的面很廣，發(fā)展又很快，而編者水平有限，錯(cuò)誤難免，希望得到讀者的批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)介紹了高分子材料研究中常用的各種儀器分析方法的基本原理及其應(yīng)用。內(nèi)容包括：光譜分析（含紫外、熒光、紅外和拉曼光譜）、核磁共振與順磁共振、氣相色譜與反相氣相色譜、熱裂解分析、熱分析和熱力分析、相對(duì)分子質(zhì)量及其分布測(cè)定、透射電鏡與掃描電鏡、電子衍射和
X 射線衍射，書中單設(shè)一章介紹如何綜合利用各種儀器分析方法解決高分子材料研究中遇到的問題。
　　本書內(nèi)容深入淺出，實(shí)用易懂，不僅可作為高分子、化學(xué)、化工、材料等專業(yè)本科生和研究生教材，也可供從事相關(guān)工作的科技人員參考。

書籍目錄

第1　章緒論
　1.1　聚合物近代儀器分析方法的研究對(duì)象
　　1.1.1　聚合物鏈結(jié)構(gòu)的表征
　　1.1.2　高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)
　　1.1.3　高分子材料的力學(xué)狀態(tài)和熱轉(zhuǎn)變溫度
　　1.1.4　聚合物的反應(yīng)和變化過程
　1.2　聚合物近代儀器分析方法所用儀器簡(jiǎn)介
　1.3　聚合物研究和分析
　　1.3.1　問題的提出
　　1.3.2　高分子材料樣品的準(zhǔn)備
　　1.3.3　近代儀器分析工作對(duì)研究人員的要求
　1.4　聚合物的表征
　　1.4.1　鍵接方式
　　1.4.2　空間立構(gòu)
　　1.4.3　支化與交聯(lián)
　　1.4.4　共聚物的序列結(jié)構(gòu)
　　1.4.5　聚合物結(jié)晶
　　1.4.6　物理狀態(tài)
第2章　光譜分析
　2.1　概述
　　2.1.1　一般光譜分析方法
　　2.1.2　光譜分析儀的組成
　　2.1.3　吸收光譜圖的表示方法
　　2.1.4　聚合物的光譜分析
　2.2　紫外光譜
　　2.2.1　電子躍遷
　　2.2.2　譜圖解析
　　2.2.3　紫外光譜的應(yīng)用
　2.3　熒光光譜
　　2.3.1　基本原理
　　2.3.2　熒光光譜儀與譜圖
　　2.3.3　熒光光譜的應(yīng)用
　2.4　紅外光譜
　　2.4.1　分子振動(dòng)與紅外吸收光譜的產(chǎn)生
　　2.4.2　傅里葉變換紅外光譜儀
　　2.4.3　紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系
　　2.4.4　譜圖解析方法
　　2.4.5　定量分析
　　2.4.6　紅外光譜法在高分子材料研究中的應(yīng)用
　2.5　激光拉曼光譜簡(jiǎn)介
　　2.5.1　拉曼散射及拉曼位移
　　2.5.2　激光拉曼光譜與紅外光譜的比較
　　2.5.3　激光拉曼光譜在聚合物研究中的應(yīng)用
　復(fù)習(xí)題
第3章　核磁共振與電子順磁共振波譜法
　3.1　核磁共振波譜
　　3.1.1　核磁共振的基本原理
　　3.1.2　核磁共振波譜儀
　3.2　1H核磁共振波譜
　　3.2.1　化學(xué)位移及自旋?自旋分裂
　　3.2.2　譜圖表示方法
　　3.2.3　化學(xué)位移、耦合常數(shù)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系
　　3.2.4　譜圖解析舉例　
　3.3　13C核磁共振波譜
　　3.3.1　13C?NMR與1H?NMR的比較
　　3.3.2　13C核磁共振中的質(zhì)子去耦技術(shù)
　　3.3.3　碳譜核磁譜圖信息
　3.4　NMR在聚合物研究中的應(yīng)用
　　3.4.1　聚合物的鑒別
　　3.4.2　共聚物組成的測(cè)定
　　3.4.3　聚合物立構(gòu)規(guī)整性的測(cè)定
　　3.4.4　共聚物序列結(jié)構(gòu)的研究
　　3.4.5　聚合物分子運(yùn)動(dòng)的研究
　　3.4.6　高分辨固體NMR在聚合物研究中的應(yīng)用
　3.5　NMR的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算關(guān)系式
　　3.5.1　1H化學(xué)位移的一些經(jīng)驗(yàn)關(guān)系
　　3.5.2　13C化學(xué)位移的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式
　3.6　電子順磁共振譜
　　3.6.1　電子順磁共振譜的基本原理
　　3.6.2　電子順磁共振譜儀
　　3.6.3　樣品制備、自旋捕捉劑、自旋標(biāo)記
　　3.6.4　ESR譜圖解析
　3.7　電子順磁共振譜在聚合物研究中的應(yīng)用
　　3.7.1　研究引發(fā)體系的初級(jí)自由基
　　3.7.2　研究聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
　　3.7.3　研究聚合物的鏈結(jié)構(gòu)
　復(fù)習(xí)題
第4章　氣相色譜法與反氣相色譜法
第5章　聚合物的熱解分析
第6章　熱分析
第7章　聚合物的熱?力分析
第8章　相對(duì)分子質(zhì)量及其分布的測(cè)定
第9章　高分子材料的透射電子顯微術(shù)
第10章　聚合物的掃描電子顯微術(shù)
第11章　電子衍射及其在聚合物結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用
第12章　X射線衍射及其在聚合物結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用
第13章　高分子材料的近代研究方法
附錄A　各種儀器分析原理及譜圖表示方法
附錄B　各種儀器分析方法對(duì)樣品的一般要求及在聚合物中的應(yīng)用
附錄C　英文縮寫
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：聚合物近代儀器分析方法是指應(yīng)用近代實(shí)驗(yàn)技術(shù)，特別是各種近代儀器分析方法，分析測(cè)試高分子材料的組成、微觀結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的內(nèi)在聯(lián)系以及聚合物的合成反應(yīng)及在加工和應(yīng)用過程中結(jié)構(gòu)的變化等。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)于新材料之一的高分子材料，提出了更新、更高的要求。以前那種僅僅停留在研究合成方法，測(cè)試其物理、化學(xué)性質(zhì)，改善加工技術(shù)，開發(fā)新的應(yīng)用途徑的模式，已不能適應(yīng)當(dāng)今的要求。代之而來的新技術(shù)是：以通過合成反應(yīng)與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與性能、性能與材料加工之間的各種關(guān)系，得出大量的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，從而找出其內(nèi)在的基本規(guī)律，按照事先指定的性能進(jìn)行材料設(shè)計(jì)，并提出所需的合成方法與加工條件。在這樣的研究循環(huán)中，聚合物近代儀器分析方法所起的作用是越來越重要了。而且，隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，精密儀器的制造技術(shù)迅速提高，再加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，使近代分析儀器的功能和精度不斷提高，為開辟高分子材料近代分析方法的新領(lǐng)域創(chuàng)造了很好的條件。高分子材料一般是指聚合物或以聚合物為主要成分，加入各種有機(jī)或無機(jī)添加劑，再經(jīng)過加工成型的材料，其中所含聚合物的結(jié)構(gòu)和性能是決定該材料結(jié)構(gòu)和性能的主要因素。當(dāng)然，在某些情況下，即使是同一種聚合物，由于加入的助劑或加工成型條件不同，也能得到不同結(jié)構(gòu)和性能的材料，而且可以有不同的用途。僅僅依靠一般化學(xué)分析方法來研究高分子材料是很困難的，只有采用近代儀器分析的方法才能完成下述分析任務(wù)。1.1.1 聚合物鏈結(jié)構(gòu)的表征（1）聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成、序列結(jié)構(gòu)、支化與交聯(lián)、結(jié)構(gòu)單元的立體構(gòu)型和空間排布等。（2）聚合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量及其分布。通過這兩項(xiàng)表征可確定高分子鏈中原子和基團(tuán)之間的幾何排列及鏈的長(zhǎng)短。它們是決定聚合物基本性質(zhì)的主要因素。

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《清華大學(xué)高分子材料與工程系列教材?聚合物近代儀器分析(第3版)》內(nèi)容深入淺出，實(shí)用易懂，不僅可作為高分子、化學(xué)、化工、材料等專業(yè)本科生和研究生教材，也可供從事相關(guān)工作的科技人員參考。

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