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第1章 紫外光谱法1

1.1 光谱学引论1

1.1.1 光的特性1

1.1.2 光谱分析1

1.1.3 光谱分析的特点3

1.1.4 聚合物的光谱分析4

1.2 紫外光谱的基本原理4

1.2.1 紫外－可见光谱的产生4

1.2.2 电子的跃迁类型5

1.2.3 吸收带及其特征6

1.2.4 影响波长和吸收系数的因素7

1.2.5 紫外－可见光谱仪的基本结构10

1.3 紫外吸收光谱在高分子中的应用11

1.3.1 定量分析11

1.3.2 定性分析11

1.3.3 聚合反应动力学12

1.3.4 其他应用13

参考文献14

思考题14

第2章 红外光谱法16

2.1 红外光谱原理16

2.1.1 分子振－转光谱17

2.1.2 双原子分子的振动光谱17

2.1.3 多原子分子的振动光谱19

2.2 红外光谱与分子结构的关系22

2.2.1 常见聚合物的基团频率23

2.2.2 影响聚合物基团特征频率的因素27

2.2.3 高聚物红外光谱谱图解析28

2.3 傅里叶变换红外光谱仪30

2.3.1 傅里叶变换红外光谱仪的组成30

2.3.2 红外光谱分析的相关技术32

2.4 红外光谱法在高分子研究中的应用33

2.4.1 鉴别均聚物33

2.4.2 鉴别共混物／共聚物35

2.4.3 高聚物取向的问题37

2.4.4 聚合物表面的问题38

2.5 拉曼光谱39

2.5.1 拉曼散射和瑞利散射40

2.5.2 拉曼位移与选律40

2.5.3 拉曼光谱在高聚物研究中的应用42

参考文献44

思考题44

第3章 核磁共振波谱法45

3.1 核磁共振的基本原理45

3.1.1 原子核的自旋与核磁共振的产生45

3.1.2 饱和与弛豫过程47

3.1.3 化学位移48

3.1.4 自旋的耦合与裂分49

3.2 核磁共振波谱仪及实验技术51

3.2.1 核磁共振波谱仪51

3.2.2 核磁共振波谱实验技术53

3.3 氢核磁共振波谱54

3.3.1 1H-NMR谱图表示法54

3.3.2 一级谱图与二级谱图55

3.3.3 1H-NMR的化学位移及影响化学位移的因素56

3.4 碳核磁共振波谱58

3.4.1 概述58

3.4.2 13C-NMR的去偶技术59

3.4.3 13C-NMR的化学位移60

3.5 核磁共振波谱在高分子研究中的应用62

3.5.1 鉴别聚合物62

3.5.2 聚合物立构规整度64

3.5.3 共聚物的研究64

3.6 核磁共振波谱的其他技术66

3.6.1 NMR应用于固体聚合物66

3.6.2 二维NMR谱67

3.6.3 NMR成像技术68

参考文献68

思考题69

第4章 质谱分析法70

4.1 高分子的热解分析70

4.1.1 聚合物热解分析的特点70

4.1.2 聚合物的热解反应71

4.1.3 典型高聚物的裂解方式72

4.2 有机质谱的基本原理和仪器74

4.2.1 有机质谱仪的组成74

4.2.2 有机质谱的基本原理78

4.2.3 双聚焦质谱仪79

4.2.4 质谱仪主要性能指标79

4.2.5 有机质谱图的表示80

4.3 有机质谱中的离子及碎裂80

4.3.1 质谱中的离子80

4.3.2 裂解过程与偶电子规律83

4.3.3 常见有机化合物的谱图85

4.4 有机质谱图的解析89

4.5 裂解气相色谱与质谱的联用93

4.5.1 PGC-MS联用接口93

4.5.2 GC-MS联用谱图及解析94

4.5.3 PGC-MS谱图解析中的问题96

4.6 PGC-MS在高分子材料中的应用96

4.6.1 高聚物的定性鉴定96

4.6.2 高聚物的定量分析99

4.6.3 共聚物和均聚物的区分99

4.6.4 高聚物的结构表征99

4.6.5 高聚物的降解研究102

参考文献104

思考题104

第5章 热分析105

5.1 热重与微商热重法106

5.1.1 热重和微商热重法的原理106

5.1.2 热重分析仪的结构108

5.1.3 影响热重曲线的因素109

5.1.4 热重法在高分子中的应用111

5.2 差热分析法112

5.2.1 差热分析的基本原理112

5.2.2 差热分析仪器的组成114

5.3 差示扫描量热分析115

5.3.1 差示扫描量热分析的基本原理115

5.3.2 差示扫描量热分析仪的组成116

5.3.3 DTA和DSC的几个问题116

5.4 DTA、DSC在聚合物研究中的应用117

5.4.1 热转变温度的测定118

5.4.2 共聚物和共混物结构的研究118

5.4.3 纤维拉伸取向的研究119

5.4.4 聚合物结晶度的测定121

参考文献123

思考题123

第6章 凝胶色谱124

6.1 凝胶色谱引论124

6.1.1 凝胶色谱的发展简史124

6.1.2 凝胶色谱法的特征124

6.1.3 聚合物分子量分布125

6.1.4 聚合物的统计平均分子量126

6.2 凝胶色谱法的基本原理128

6.2.1 液相色谱概述128

6.2.2 凝胶色谱的分离机理130

6.2.3 凝胶色谱法的固定相及其选择132

6.2.4 凝胶色谱仪134

6.3 凝胶色谱的数据处理136

6.3.1 凝胶色谱谱图136

6.3.2 分子量校正曲线137

6.3.3 分子量分布的计算139

6.3.4 峰展宽的校正140

6.4 凝胶色谱在高分子研究中的应用141

6.4.1 高分子材料生产及加工141

6.4.2 共聚物的研究142

6.4.3 支化聚合物的研究143

6.4.4 聚合物中低分子物的测定144

6.4.5 高分子材料老化过程的研究144

参考文献147

思考题147

第7章 电子显微镜148

7.1 电子显微镜的诞生148

7.1.1 电子束的波粒二象性148

7.1.2 电子显微镜的诞生历程149

7.2 透射电子显微镜149

7.2.1 TEM的结构及成像原理150

7.2.2 TEM的主要性能指标152

7.2.3 TEM图像的衬度原理152

7.2.4 TEM的样品制备技术154

7.3 TEM在聚合物研究中的应用157

7.3.1 聚合物表面起伏的微观结构157

7.3.2 多相组分的聚合物微观织态结构158

7.3.3 颗粒的聚合物形状、大小、粒度分布158

7.3.4 聚合物的增韧机理问题159

7.4 扫描电子显微镜159

7.4.1 SEM的成像原理159

7.4.2 SEM的结构及主要性能指标161

7.4.3 SEM的衬度及其调节164

7.4.4 SEM用聚合物试样的制备技术165

7.4.5 光学显微镜、扫描电镜和透射电镜的性能的比较165

7.5 扫描电镜在聚合物研究中的应用166

7.5.1 纤维的结构及缺陷特征166

7.5.2 聚合物共混及多相复合体167

7.5.3 有序膜及有序微孔材料168

7.5.4 聚合物高压下的结晶行为169

7.6 原子力显微镜170

7.6.1 原子力显微镜的结构与原理171

7.6.2 原子力显微镜在高分子中的应用171

参考文献173

思考题173

第8章 表面分析174

8.1 电子能谱的基本概念175

8.2 电子能谱的基本原理175

8.2.1 XPS的基本原理175

8.2.2 UPS的基本原理180

8.2.3 AES的基本原理182

8.3 电子能谱实验技术186

8.3.1 样品的制备186

8.3.2 荷电效应186

8.4 电子能谱在高分子中的应用187

8.4.1 高分子金属络合物187

8.4.2 共聚物表面的测定188

8.4.3 聚合物的辐射交联188

8.4.4 化学组成及微相结构189

8.4.5 薄膜厚度的测定190

参考文献191

思考题191

第9章 X射线衍射分析法192

9.1 X射线引论192

9.1.1 X射线的基本性质193

9.1.2 X射线与物质的相互作用194

9.1.3 X射线的相关技术196

9.2 X射线衍射理论196

9.2.1 晶体学基础196

9.2.2 X射线的衍射的方向199

9.2.3 多晶体对X射线衍射201

9.2.4 多晶体的衍射强度203

9.3 X射线衍射仪装置204

9.3.1 X射线衍射仪部件205

9.3.2 X射线衍射分析参数207

9.3.3 X射线衍射仪附件208

9.4 X射线衍射分析技术209

9.4.1 X射线物相分析209

9.4.2 晶格常数的分析212

9.4.3 应力的分析213

9.4.4 晶体粒度大小的分析214

9.4.5 X射线小角散射分析214

9.4.6 高聚物结晶度和取向度的分析216

9.4.7 晶体结构的分析217

参考文献218

思考题218