[发明专利]一种检测嵌段聚合物中接枝基团所在位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料的检测领域，更具体地说，是涉及一种检测聚合物中接枝基团所在位置的方法。

背景技术

高分子材料的合金化赋予高分子材料的新性能，以满足现代科学技术的飞速发展，已经受到广泛关注。高分子材料合金化过程中，多相多组分界面间相互作用对高分子材料合金的性能起决定性作用。为增强多相多组分界面之间的相互作用，通常加入对聚合物多相多组分体系有增容作用的功能材料来降低界面张力，改善界面之间的相互作用。增容功能材料通常是马来酸酐，丙烯酸，丙烯酸酯，丙烯酸缩水甘油酯等接枝改性的聚合物功能材料，研究表明接枝改性功能化嵌段共聚物的增容效果优于非嵌段共聚物如接枝改性聚烯烃类增容功能材料[ Polymer 1997;38(8):1787. Polymer 1994;35:1387. J Appl Polym Sci 1994;52:1695.]。由于嵌段共聚物的结构复杂，接枝基团所在位置强烈地决定了接枝改性功能化嵌段共聚物的增容效率，因此对聚合物接枝基团所在位置的表征有迫切需求。通常表征接枝基团所在位置的方法为核磁共振波谱（NMR）， 但是由于嵌段共聚物的结构比较复杂，接枝基团含量低（有时低于1%），在NMR上的信号弱，因此很难在NMR波谱图上获得接枝基团的所在位置的明确信息。

因此，研究开发一种微量检测复杂结构聚合物中接枝基团的位置的新方法，对认识聚合物材料结构与性能，开发功能化、高性能化聚合物合金材料具有重要意义。

发明内容

针对现有检测复杂结构聚合物接枝基团所在位置的技术存在的缺点，本发明的目的旨在提供一种通过利用扰动相关移动窗口二维相关光谱技术检测嵌段共聚物中接枝接团所在位置的方法，该方法是一种分辨率高，重复性好，检测结果稳定的检测方法。

本发明是利用扰动相关移动窗口二维相关计算的基本原理，通过‘移动窗口的方法’处理庞大的光谱数据。扰动相关移动窗口二维相关光谱的物理意义在于通过数学运算，描述外部扰动对实验体系的影响。对于复杂化学组成、聚集态结构的聚合物体系，扰动相关移动窗口二维相关光谱能有效的分裂和表征各基团、组分的响应行为。

本发明依据上述技术原理而采用的技术方案包括以下步骤： 

第一步，先将接枝改性功能化材料溶于易挥发的良溶剂中，作为待测样品溶液；此步骤中，选择易挥发溶剂目的在于便于除去溶剂对待测样品的影响；

第二步，将第一步得到的待测样品溶液涂覆在溴化钾(KBr)盐片上，在低于 80 ℃的真空烘箱中干燥（为避免高温引起聚合本身结构发生变化），除去溶剂，然后再盖上另一块等大盐片，夹紧置于原位池中；

第三步，对原位池中的待测样品施加足以使样品结构发生变化的外部扰动，在扰动过程连续收集一系列响应谱线数据；此步骤中，连续收集一系列谱线数据的目的在于用谱线的变化跟踪外部扰动下聚合物的结构变化；

第四步，对第三步中得到的一系列响应谱线的数据，经过以下方程计算扰动相关移动窗口二维相关同步相关光谱                                                ：  

 (1)

其中，

     式中，表示平均光谱变量，是动态光谱变量， 是光谱强度变量；P_J 为扰动变量，可以是温度、浓度或电场的扰动；m是一个与窗口尺寸有关的参数，其值可以取3、5、7或11，但是取3、7或11时噪声较大，会影响测试结果的真实性；在测试中为减小噪声对测试结果真实性的影响，m的取值已经被振动光谱领域所建议取5为宜（Appl Spectrosc 2006;60(4):398-406. J Mol Struct 2006（799;16-22.）；2m+1 为窗口尺寸，j大于m取整数，j 和 J 分别是窗口中心和窗口范围内光谱的下标；v是光谱变量，可以是波数、浓度或电场强度；表示平均动态光谱变量为，为动态扰动变量；

第五步，将第四步中得到的同步相关光谱数据作图可先得到图形为三维图形，为便于谱图解析再将三维图形转换为二维相关同步相关光谱等高线图，以等高线表示相关强度；再从同步相关光谱等高线图中，考察特征接枝基团和对接枝改性功能化材料本征结构具有代表性的特征谱带的同步相关光谱图形，是否在相同的扰动变量下都出现相关峰，若是即可判断待测嵌段聚合物中接枝基团所在的位置。