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核磁共振在聚合物辐射化学中的应用

书      号:9787113145255

丛  书 名:

作      者:赵新

译      者:

开      本:16开

装      帧:平装

正文语种:

出  版 社:中国铁道出版社有限公司

定      价:25

  • 内容简介

    本书汇集了作者多年来在聚合物辐射化学研究中的一些成果,主要以核磁共振波谱分析,同时结合了红外光谱,ESR波谱,X-衍射,裂解色谱-质谱和扫描电镜等现代分析方法,探讨了现代分析技术在聚合物辐射化学中的应用。内容包括乙烯基单体的辐射均聚合和共聚合及其聚合物的结构分析,聚合物的辐射交联,聚合物的辐射接枝,聚合物的辐射降解以及有机物与聚合物的辐射稳定性,大分子运动与自旋弛豫等方面的内容。
  • 前言

    自1946年核磁共振(NMR)现象发现以来,短短的半个多世纪,NMR实验技术取得了巨大的进步。它一方面显著地提高了天然丰度较低的碳核探测灵敏度,极大地拓展了NMR波谱的应用范围;另一方面使我们能够利用不同的脉冲组合,加工核自旋体系的哈密顿量,获得所需要研究化合物的特定结构信息,从而使NMR技术进入了崭新的实用阶段。
    随后相继出现的各种二维谱技术、固体高分辨技术和核磁共振微成像(MRI)等新方法,反映出这门学科日新月异的发展。与此同时,NMR作为一种新的分析测试技术已在物理学、化学、生物学、材料科学和医学领域获得了越来越广泛的应用,成为研究物质的化学结构、空间结构和分子运动的有力工具。正是NMR的新方法和应用这两方面的相互依存和促进,构成了当今NMR谱学的重要发展方向。
    NMR谱学提供的几个重要参数即化学位移(δ)、耦合常数(j)和自旋弛豫参数,包括自旋晶格弛豫时间(T1)、自旋自旋弛豫时间(T2)、核的Overhauser效应(NOE)、旋转坐标系的自旋晶格弛豫时间(T1ρ)以及交叉弛豫速率(σ),不但与各类物质的化学结构关系密切,而且提供了有关分子运动的信息,它们被用来表征各类分子的结构与动态特性,促进了人们对物质微观结构认识的深化。特别是固体高分辨技术,对通常以固体形式使用的聚合物材料微观结构和大分子链运动的研究,更具有实际意义。
    聚合物辐射化学即利用高能射线(γ射线、电子射线,X射线和紫外光 )作用于单体或聚合物材料,促使其辐射聚合或改性,半个多世纪以来也处在迅速的发展之中。然而还有许多基本问题,如某些乙烯基单体的辐射聚合机理及由此决定的大分子链结构、聚合物的辐射交联和降解机理以及多相结构中辐射交联发生的区域等,目前尚未完全清楚或未能取得共识。对于聚合物的辐射交联体系,人们一直依据著名的CharlesbyPinner方程,采用传统的溶解度、溶胀度或弹性模量法,估算和表征辐射交联体系的交联密度、凝胶化剂量、溶胶凝胶分数、辐射交联G值和交联指数等相关交联体系参数。对辐射裂解体系则沿用测定分子量在辐射前后的变化,以判定大分子链降解发生与否。上述的一些方法,不但费工费时而且耗费大量的溶剂,造成对环境的污染。特别是对某些热稳定性较差的聚合物,采用溶剂抽提,难免会产生部分的氧化反应甚至发生热交联或热降解反应,从而影响到测量的精确度。
    20世纪70年代末,Charlesby等人首先采用NMR技术,研究了聚硅氧烷的辐射效应,测定了相关的辐射化学参量,将交联体系中大分子链的弛豫参数分解拟合出缠结和交联两个分量,取得了很有意义的成果,开辟了一条用NMR技术研究聚合物辐射效应的新途径。
    有关核磁共振的基本理论和原理,已有许多专著和教科书作了详尽的阐述,本书不再赘述。本书主要以现代NMR波谱分析为主,同时结合其他分析方法,通过具体实例尝试解决聚合物辐射化学中的一些基本问题,其中包括乙烯基单体的均聚和共聚及其聚合物的结构,大分子的辐射交联、降解和稳定性,聚合物的聚集态结构、大分子链运动及其与小分子间相互作用等方面,这也正是本书的主要特点。
    本书所举的实例都是我们多年从事聚合物辐射化学研究工作的一些结果。在研究工作中,我们曾多次获得了国家自然科学基金委员会化学学部和波谱与原子分子物理国家重点实验室给予的大力资助,在此表示衷心的感谢。中科院武汉物理与数学研究所叶朝辉院士和杜有如研究员多年来也给予了许多的悉心指导,使我师恩难忘。另外,感谢本单位的张正方主任、孙万赋副教授、张建斌副教授、唐军高级工程师和范兆田高级工程师在实验工作上对我们的大力支持与帮助。感谢闫秀玲、邹琴、罗晓媚、陈春丽、马燕、王强、王琳琳、葛恒、梅远飞等同学在攻读本校硕士学位期间的努力工作和支持。最后再次感谢新疆大学“211工程”给予的出版基金资助。
    由于本人水平所限,书中的缺点和错误在所难免,热忱地欢迎各位专家和同行们的批评指正。
  • 目录

    第1章乙烯基单体的辐射聚合与共聚合
    1.1α甲基丙烯酸辐射聚合反应
    1.1.11H NMR谱
    1.1.2辐射剂量、剂量率与聚合转化率的关系
    1.1.3溶剂对化学位移的影响
    1.1.4弛豫时间与聚合物链运动
    1.2不同溶剂对丙烯酰胺(AM)的溶剂化作用
    1.2.1在不同氘代溶剂中的1H NMR谱及其归属
    1.2.22D NOESY谱
    1.2.3变温1H NMR谱
    1.3丙烯酰胺(AM)的固态辐射聚合
    1.3.1固态辐射聚合的13C CP/MAS谱及其归属
    1.3.2固态辐射聚合转化率的变化
    1.3.3-COO-基团的线宽和分子运动
    1.3.4部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的13C CP/MAS谱及其归属
    1.3.5水解度与谱峰面积的关系
    1.3.6部分水解体的大分子链运动
    1.4丙烯腈(AN)均相辐射聚合
    1.4.1聚合产物的1H NMR谱
    1.4.2变温1H NMR谱
    1.4.3聚丙烯腈的序列结构分析
    1.4.4聚合物的大分子运动
    1.4.5辐射剂量对聚合物链结构的影响
    146剂量率对聚合物链结构的影响
    1.4.7NOE因子的影响
    1.5丙烯酰胺(AM)甲基丙烯酸(MAA)共聚反应及其结构分析
    1.5.1热引发产物的红外光谱
    1.5.2共聚物1H NMR谱
    1.5.3共聚反应时间与共聚合转化率的关系
    1.5.4共聚物大分子运动
    1.5.5共聚合反应时间
    1.5.6共聚合中单体连接方式
    1.5.7共聚物序列结构
    1.5.8共聚物大分子运动
    1.6甲基丙烯酸甲酯(MMA)丙烯酸乙酯(EA)辐射共聚物的结构
    1.6.11H NMR和13C NMR谱
    1.6.2gHMBC 和gHSQC谱
    1.6.3共聚物序列结构
    参考文献

    第2章聚合物的辐射交联
    21顺1,4聚丁二烯的辐射交联及其溶胀的核磁共振微成像
    211T1值和辐射交联体系的主要弛豫机理
    2.1.2NOE因子与凝胶含量的关系
    2.1.3NMR线宽与交联度的变化关系
    214凝胶1H NMR的T1和T2双指数弛豫特征
    2.1.5顺1,4聚丁二烯溶胀体的NMR微成像
    22溶聚丁苯橡胶的紫外光辐射效应
    2211H NMR谱
    222溶聚丁苯橡胶链化学成分的定量分析
    22313C NMR谱
    224红外光谱(IR)
    225溶聚丁苯橡胶辐射前后的表面形貌
    226X衍射
    23镍系聚丁二烯的紫外光(UV)辐射交联
    231UV光辐射前后的变化及1H NMR谱
    2.3.2UV光辐射前后的1D和各类2D谱
    233UV光辐射前后NiBR的X衍射图
    234UV光辐射前后的大分子运动
    24聚丙烯酰胺水凝胶(PAMG)及其溶胀的NMR微成像
    2.4.1溶胀度和化学位移
    2.4.2水存在的状态
    2.4.3T1弛豫特性
    2.4.4化学位移随温度的变化
    2.4.5核磁共振微成像
    参考文献第3章聚合物的辐射接枝
    31新疆罗布麻的辐射接枝
    311罗布麻纤维表面形貌
    312罗布麻纤维红外光谱及X衍射图
    313固体13C CP/MAS谱
    314电子自旋共振波谱
    31.5罗布麻纤维共辐射接枝反应
    316预辐射接枝率的影响因素
    317罗布麻纤维辐射接枝的13C CP/MAS谱
    318T1和T1ρ
    32聚乙烯醇(PVA)与甲基丙烯酸甲酯(MMA)接枝共聚及
    其共聚物的结构
    321IR光谱
    322超声波及H2O2对共聚反应的影响
    323H2O2浓度对共聚反应的影响
    324反应时间对共聚反应的影响
    325H2O2浓度与产物的XRD谱
    326反应时间对产物的影响
    327PVA和接枝共聚物的13C CP/MAS 谱
    33淀粉丙烯腈辐射接枝共聚物
    3.3.1辐射引发自由基的ESR谱
    3.3.2自由基衰减动力学
    3.3.3样品的元素和吸水性能分析
    34新疆细羊毛的辐射接枝
    341新疆细羊毛纤维辐射前后的13C CP/MAS谱
    342辐射接枝前后的13C CP/MAS谱
    343辐射剂量和剂量率对新疆细羊毛接枝率的影响
    参考文献

    第4章聚合物的辐射降解
    41聚氯乙烯(PVC)的辐射效应
    411辐射前后的变色反应与1H NMR谱
    412辐射前后在DMSO溶液中的大分子运动
    413辐射前后的IR光谱
    414辐射后的13C NMR谱
    415PVC在不同溶剂条件下经γ射线辐射的1H NMR谱
    42聚环氧氯丙烷(PEPCH)的辐射裂解
    42113C NMR谱
    4221H NMR谱
    423自旋晶格弛豫时间(T1)随辐射剂量的变化
    424辐射剂量对特性黏度的影响
    43聚乙烯醇(PVA)的紫外光辐射裂解
    431辐射前后的1H NMR谱
    432UV光辐射前后的变温氢谱
    433浓度的影响
    434X衍射
    435PVA辐射前后的大分子运动
    44氯化聚乙烯(CPE)的脱氯效应
    441辐射前后的变色效应及1H NMR谱
    442辐射前后的13C NMR和gHSQC谱
    443辐射前后的FTIR光谱
    4.4.4结论
    参考文献

    第5章有机物与聚合物的辐射稳定性
    51甘氨酸和DL苏氨酸的γ辐射效应
    511甘氨酸(Gly)的13C CP/MAS谱
    512辐射剂量对自由基浓度的影响
    513辐射对样品多晶结构的影响
    514DL苏氨酸(Thr)的辐射产生的自由基特性及其浓度
    515Thr辐射前后的13C CP/MAS谱
    516辐射对Thr多晶结构的影响
    517结论
    52聚苯乙烯(PS)的辐射稳定性
    521辐射前后的13C和1H NMR谱
    522大分子链运动
    53新疆长绒棉的辐射效应
    531辐射前后13C CP/MAS谱
    532辐射前后的ESR谱
    533辐射前后的IR光谱
    534辐射前后各质子的分子运动
    5.3.5结论
    参考文献第6章聚合物的聚集态结构
    61聚乙烯(PE)γ辐射的相转变
    611γ辐射对聚乙烯晶型的影响
    61213C CP/MAS谱及其归属
    613T1ρ随辐射剂量的变化
    62聚烯烃云母共混物的相容性
    621聚烯烃—云母共混复合材料的混容性
    622聚烯烃—云母复合材料的聚集态结构
    63γ射线辐射对甲基丙烯酸甲酯(MMA)甲基丙烯酸丁酯(BMA)
    共聚物结晶的影响
    631MMABMA共聚物的1H NMR、13C NMR和DEPT谱
    632gHMBC和gHMQC二维谱
    633结构单元的含量
    634序列结构
    635MMABMA共聚物的辐射效应
    636XRD谱
    637弛豫时间T1和T2
    参考文献

    第7章大分子运动与核自旋弛豫时间
    71聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)在水-丙酮混合溶剂中分子运动行为的研究
    711在水-丙酮溶剂中的粘性行为
    712在水-丙酮溶剂中各质子的弛豫行为
    713在水-丙酮溶剂中的1H NMR谱
    714在水-丙酮溶剂中的变温1H NMR谱
    715结论
    72聚酰胺66溶液的弛豫行为
    721聚酰胺66的2D NMR谱及其归属
    722T1H随温度及浓度的变化
    723T2H随温度及浓度的变化
    724变温1H NMR谱
    73阳离子表面活性剂(CTAB)与聚乙烯醇的相互作用
    7311H NMR谱的归属
    732PVACTAB混合体系中的分子运动
    733gCOSY和2D NOESY谱
    734结论
  • 作者介绍

    主要著译者顺序姓名学历职称学科专长通讯地址1 赵新 教授 化学工作单位新疆大学理化测试中心 邮政编码 电话8583278-8516 2 工作单位 邮政编码 电话 3 工作单位 邮政编码 电话 审校者(主审者) 学历 工作单位 邮政编码 电话 职称 工作单位 邮政编码 电话
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