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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