聚合物材料相對于傳統(tǒng)材料如玻璃、陶瓷、水泥、金屬而言是*，但其發(fā)展的速度及應(yīng)用的廣泛性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了許多傳統(tǒng)材料，在當(dāng)今世界乃至未來的世紀(jì)都充當(dāng)著舉足重輕的角色，已成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科技等領(lǐng)域的重要材料，尤其是在開發(fā)新型替代能源、節(jié)約資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面更是發(fā)揮著不可替代的作用。但由于其分子量分布不均一的特性，很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定量分析，
近日，長春應(yīng)化所高分子物理與化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高分子復(fù)雜體系—多組分課題組通過AFM-IR與FTIR的巧妙結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了聚合物納米尺度定量分析。
紅外光譜是聚合物結(jié)構(gòu)分析的常用方法，但是其空間分辨率低于幾個微米，對于微納尺寸的相區(qū)無能為力。近年來，法國科學(xué)家Dazzi等人基于光熱誘導(dǎo)共振現(xiàn)象，將原子力顯微鏡與紅外光譜相結(jié)合，開發(fā)了原子力紅外(AFM-IR)技術(shù)，空間分辨率達(dá)到50納米，在各種納米、微米結(jié)構(gòu)的研究方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而由于多組分的聚合物體系大多存在相分離，難以獲得在納米尺度上組成均勻的標(biāo)準(zhǔn)樣品，AFM-IR技術(shù)迄今未能應(yīng)用于定量分析。
高抗沖聚丙烯(HIPP)是一種應(yīng)用廣泛的多相多組分聚合物合金，在其聚丙烯基體中分散著各種乙丙共聚物形成的具有核殼結(jié)構(gòu)的橡膠粒子，迄今為止的研究認(rèn)為這些橡膠粒子的硬核的主要成分是聚乙烯。
高分子物理與化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蘇朝暉課題組與埃克森美孚亞太研發(fā)中心的鮑培特博士合作，以AFM-IR技術(shù)研究HIPP不同相區(qū)中的化學(xué)組成，利用AFM-IR和傅里葉變換紅外光譜(FTIR)譜圖的高度一致性，以常規(guī)FTIR用普通的乙丙共聚、共混標(biāo)樣制作工作曲線，用于AFM-IR光譜的定量分析，*次發(fā)現(xiàn)聚丙烯是一些HIPP體系中橡膠粒子的硬核的主要成分。
AFM-IR定量分析HIPP微相區(qū)組成示意圖
這項(xiàng)工作zui近在Analytical Chemistry上發(fā)表。這是中國研究人員在納米紅外領(lǐng)域發(fā)表的*篇論文，也是世界上*篇以納米紅外技術(shù)進(jìn)行定量分析的論文。開發(fā)和納米紅外技術(shù)的Anasys Instruments認(rèn)為應(yīng)化所科研工作者建立的方法使復(fù)雜聚合物體系的納米相區(qū)組成分析成為可能，是納米紅外技術(shù)領(lǐng)域的新突破。
該工作得到了埃克森美孚亞太研發(fā)中心的資助。
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