2013年5月13日不同塑料的红外光谱的测定（选做实验）小组成员：1153613石鹏皓1153624方勇1153633艾万鹏1153637张姜1153639王悦1153640杨磊1153643黄心权1153645潘炯分工明细：软件操作：杨磊、艾万鹏仪器操作：黄心权、张姜材料制备：潘炯、石鹏皓理论指导：方勇报告撰写：王悦、杨磊报告修订与整改：所有小组成员一、实验目的1、复习对红外图谱的解析，重温红外吸收光谱分析的基本原理；2、通过红外吸收光谱的测定，熟料掌握Nicolet FT-IR的使用方法；3、测定不同塑料的红外光谱，并进行比较，了解不同塑料制品的不同组成。
二、实验原理当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。
红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。
[1]红外光谱作为“分子的指纹”，广泛用于分子结构和物质化学组成的研究。
利用物质对红外光波的吸收不进行定性及定量的，不同的物质具有不同的化学键，其吸收波长不同，而对光波吸收的多少与物质的量成正比，因此可以用来定量。
本实验用Nicolet FT-IR来测定不同塑料的红外吸收光谱。
一些基本振动形式及频率有[2]：1)亚甲基的反对称伸缩振动σas（CH2）2926cm-1；亚甲基的对称伸缩振动σs（CH2）2853cm-1；2)亚甲基的对称弯曲振动δs（CH2）1465cm-1；3)长亚甲基链的面内摇摆振动δ[（CH2）n，n>4]，720cm-1；4)苯环上不饱和碳氢基团伸缩振动σ（=CH）3000~3100cm-1；5)次甲基的伸缩振动σ（CH）2955cm-1；6)苯环骨架振动δ（C=C）1450~1600 cm-1；7)苯环上单取代倍频峰δ（C—H）1944 cm-1；1871 cm-1；1800~1749 cm-1；8)苯环上不饱和碳氢基团的面外弯曲振动δ（=C—H）770~730 cm-1；710~690 cm-1。
三、实验背景（详见【知识拓展】）我们通常所用的塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的。
其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分，此外，为了改进塑料的性能，还要在聚合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才能成为性能良好的塑料。
[3] 常用塑料品种：①聚氯乙烯（PVC）②聚乙烯（PE）③聚丙烯（PP）④聚苯乙烯（PS）四、实验仪器和试剂1.Nicolet FT-IR傅立叶红外光谱仪；2.矿泉水瓶、面包包装袋、白色塑料袋、一次性塑料杯、自封袋。
五、实验内容空气中CO2的测定：不放样品的情况下测试空气中的红外吸收谱图，在不扣除背景的情况下可以看到CO2的红外吸收谱图：图1 CO 2的红外吸收谱图由图中可以看出CO 2在2360cm -1处有最大吸收峰。
聚苯乙烯薄膜的测定：（1）测试：将矿泉水瓶、面包包装袋、白色塑料袋、一次性塑料杯、自封袋等塑料剪成大小适中的薄膜放置在红外光谱仪中，测定样品的红外吸收光谱，需要扣除背景；（3）谱图解析：将测得的谱图在谱图库中查询比对，看看是不是自己测得的物质，并记录匹配度；分析谱图，将各种官能团指出来。
六、实验结果1、测定矿泉水瓶塑料成份已知：矿泉水瓶中的塑料主要为PET （Polyethylene Terephthalate ，聚对苯二甲酸乙酯）图2 矿泉水瓶底PET 标志红外光谱： 24681012141618 20 2224262830323436S i n g l e B e a m 5001000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)由图可见，与之相匹配的红外谱图并非PET ，其原因有：矿泉水瓶本身含较多杂质；瓶壁上沾有一些矿物离子。
2、测定面包包装袋的塑料成份面包包装袋的塑料成份主要为PP （Polypropylene ，聚丙烯）匹配度=91.29%，可见该面包包装袋是很好的PP 材料。
由图可知，在频率2900cm -1处存在甲基的伸缩振动，在频率1300~1400 cm -1处存在甲基的弯曲振动。
Mon May 13 16:22:34 2013 (GMT+08:00)123456A b s o r b a n c e Match:36.80TCP PYRROLIDINE ANALOG HCL IN KBR0.20.40.60.81.0A b s o r b a n c e 5001000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)Mon May 13 16:07:47 2013 (GMT+08:00)123456A b s o r b a n c e Match:91.29POLY(PROPYLENE), ATACTIC0.20.40.60.81.0A b s o r b a n c e 5001000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)3、测定白色塑料袋中的塑料成份PE （Polyethylene ，聚乙烯）白色塑料袋中的塑料成份主要为PE （Polyethylene ，聚乙烯）匹配度=86.95%，该塑料袋大概是PE ；由图可知，在频率2900cm -1处存在甲基的伸缩振动，在频率1300~1400 cm -1处存在甲基的弯曲振动。
我们对食堂的塑料袋也做红外分析，得到：谱库提供的数据是4-Ethylbenzyl alcohol （4-乙基苯甲醇），为医药中间体，明显不对，说明Mon May 13 16:13:54 2013 (GMT+08:00)123456A b s o r b a n c e Match:86.95POLY(ETHYLENE)0.20.40.60.81.0A b s o r b a n c e 5001000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)Mon May 13 16:26:30 2013 (GMT+08:00)123456A b s o r b a n c e Match:51.814-ETHYLBENZYL ALCOHOL, 99%0.20.40.60.81.0A b s o r b a n c e 5001000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)食堂的塑料袋所含杂质较多，包装食物应该慎用。
4、测定一次性塑料杯中的塑料成份一次性塑料杯中的塑料成份主要为PP （Polypropylene ，聚丙烯）匹配度=94.29%，是很好的PP 材料；聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，成型性好，耐热性好，因此适合用作水杯。
5、测定自封袋中的塑料成份自封袋中的塑料成份主要为PE （Polyethylene ，聚乙烯）Mon May 13 15:50:08 2013 (GMT+08:00)1234 56A b s o r b a n c e Match:94.29POLY(PROPYLENE), ATACTIC0.20.40.60.81.0A b s o r b a n c e 5001000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)Mon May 13 16:33:43 2013 (GMT+08:00)1234 56A b s o r b a n c e Match:95.95POLY(ETHYLENE), LOW DENSITY0.20.40.60.81.0A b s o r b a n c e 5001000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)匹配度=95.95%，是很好的PE材料；聚乙烯为典型的热塑性塑料，是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末，耐低温性能优良，化学稳定性较好。
聚乙烯在大气、阳光和氧的作用下，会发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能。
正因为聚乙烯拥有如上特质，容易加工成型，因此聚乙烯的再生回收具有非常深远的价值。
七、交流讨论1、运用红外光谱可以测定生活中许多塑料的主要成分，每一种塑料的红外光谱图略有不同，但是相同基团的振动频率是相同的，因此分析比较尤为重要。
该实验使我们对日常生活用品有了一次更深层次的认识；2、本次实验中大部分待测物都获得了比较好的匹配度，但总体来说待测物质范围不够广泛，主要是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）为主。
原以为会出现多种合成树脂塑料成分，但生活中大部分塑料物品都是以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯为主，其中食品包装类塑料多为PE和PP；3、针对图谱分析，发现这些图像都有几个特点：峰值过高，往往有触顶现象，导致分叉峰看不出来；杂峰多，容易使得匹配度下降。
但总的峰型和匹配度都比较高。
而其中针对食堂塑料袋的测定结果，常见的食品包装袋以PE和PP为主，而数据库给出的物质却是4-乙苯基乙醇，完全不同，可以判断是待测物质不匹配。
可能的原因：该种塑料袋廉价而有机杂质多、添加剂等干扰；4、不足之处：在进行该实验前应当先找资料了解不同塑料的用途，多准备其他塑料，而不只是生活中常见的塑料品；本实验不能获取其他塑料及塑料添加剂（塑化剂、着色剂、硬化剂等）的图谱，不能综合分析塑料的可能组成。
八、知识拓展常见塑料成分和应用：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、酚醛（PF）、脲醛（UF）、环氧（EP）、聚酯（PR）、聚氨酯（PU）、聚甲基丙烯酸甲酯（PUMA）、有机硅（SI）等人工合成的高分子化合物,分子结构非常稳定,很难被自然降解。
塑料有单成分、多成分之分。
单成分塑料仅含有塑料中必不可少的合成树脂。
如有机玻璃就是一种单成分的聚甲基丙烯酸甲酯的塑料制成的，而大多数的塑料除有合成树脂外，还有填充料、硬化剂、着色剂以及其他添加剂，这就是多成分塑料。
聚乙烯：聚乙烯英文名称：polyethylene ，简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。
高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等。
中低压聚乙烯：以注射成型制品及中空制品为主。
超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯优异的综合性能，可作为工程塑料使用。
聚丙烯：聚丙烯，英文名称：Polypropylene（PP)，分子式：(C3H6)n，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。