生物可降解聚合物的THz光谱研究

论文摘要

近年来,随着化学合成塑料造成环境“白色污染”的日趋严重,对生物可降解聚合物的研究引起人们的普遍关注。运用THz时域光谱测试技术对2种结构简单的聚合物（聚乙烯和聚氧化乙烯）和4种生物可降解聚合物（聚β-羟基丁酸酯、聚β-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯、聚β-羟基丁酸-co-3-羟基己酸酯、左手性聚乳酸）进行了THz光谱测试研究,获得了样品在0.2-2.6THz范围内的吸收系数和折射率,给出了它们在该波段的特征吸收峰,色散关系及色散变化的规律。不同的样品在THz波段有不同的特征吸收峰位,即使是结构很相近的生物可降解聚合物样品其吸收光谱也有显著的差异;在吸收峰对应的频率附近,色散呈反常性质,即样品的折射率随频率增加而减小,而远离吸收峰位处,色散呈正常规律,即折射率随频率增加而增大。根据样品单体结构官能团的位置和类型不同,对样品在实验波段的特征吸收峰进行了归属讨论。同时,本文利用红外光谱技术对样品PHB、PHBV和PHBHHx进行了红外光谱测试。比较两种光谱技术得到的实验结果发现,两种光谱技术在反映分子振动模式上所得的结果是一致的。研究成果,为利用THz光谱技术研究生物可降解聚合物的构象和开展聚合物分子动力学研究提供了基础数据和新方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 THz-TDS研究聚合物分子的国内外进展
• 1.2 本论文的主要工作
• 1.3 论文结构安排
• 第二章 THZ时域光谱技术理论基础及实验技术
• 2.1 THz的研究背景
• 2.2 THz辐射的性质
• 2.3 THz波的产生
• 2.3.1 THz光学产生方法
• 2.3.2 THz电子学产生方法
• 2.4 THz波的探测
• 2.4.1 THz光学探测方法
• 2.4.2 THz其他探测方法
• 2.5 实验技术
• 2.5.1 透射型THz-TDS实验系统
• 2.5.2 样品制备
• 2.5.3 透射型THz时域光谱系统提取材料光学常数的原理
• 2.5.4 实验数据的处理
• 第三章 样品在THZ波段实验结果和分析
• 3.1 样品的简单介绍
• 3.2 PE和PEO的THz光谱
• 3.2.1 实验结果
• 3.2.2 结论
• 3.3 PHB、PHBV和PHBHHX的THz光谱
• 3.3.1 实验结果
• 3.3.2 结论
• 3.4 L-聚乳酸的光谱测量
• 3.4.1 实验结果
• 3.4.2 结论
• 3.5 生物可降解聚合物THz特征吸收峰归属
• 3.6 六种样品的指纹谱
• 第四章 PHB、PHBV和PHBHHX的红外光谱测试
• 4.1 红外光谱技术
• 4.1.1 红外光谱的基本原理
• 4.1.2 红外光谱的划分
• 4.1.3 基团频率和特征吸收峰
• 4.1.4 红外光谱的特点
• 4.2 PHB、PHBV和PHBHHx的红外光谱测试
• 4.2.1 实验结果
• 4.2.2 结论
• 4.3 PHB、PHBV和PHBHHx的THz光谱和红外光谱比较
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢