年２０１８１０月 ＳｅｃｔｒｏｓｃｏａｎｄＳｅｃｔｒａｌＡｎａｌｓｉｓ ｐｐｙｐｙ Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．１０，８６７－６ｐｐ，Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１８
红外光谱法表征聚己内酯结晶度的研究
梁庆优，杨贤锋，宋国胜＊，向兴华
华南理工大学分析测试中心，广东广州 ５１０６４０
摘 要 用等温结晶的方法制备了不同结晶度的聚己内酯样品，用ＤＳＣ标定了样品的结晶度。样品的红外
光谱图经分峰处理后，用结晶度为横坐标、１４７０ｃｍ－１的峰面积Ａ４５８ｃｍ－１的峰面积Ａ １４７０与１１４５８的比值为
２２，，拟合关系良好。结果纵坐标绘制函数图，回归方程为ｙ＝－５．０３４６ｘ＋５．３８０２ｘ－０．０３０３Ｒ＝０．９９６３ 表明红外光谱可以用来表征聚己内酯的结晶度。１４７０和１４５８ｃｍ－１两个峰代表了亚甲基ＣＨ ２不同的剪式
振动状态。拟合曲线的增长趋缓表明聚己内酯结晶时更易在晶胞的ｂ轴方向堆砌。关键词 聚己内酯；红外光谱；结晶度；亚甲基；剪式振动
（）文献标识码：Ａ 文章编号：１００００５９３２０１８１０００６７０２－－－，简称聚己内酯（，是一个古老而又ＰＣＬ） 聚（ε－己内酯）
新兴的材料，由于其可降解性和生物相容性，目前在生物医学领域得到了越来越广泛的应用。本文使用的聚己内酯为商品化的医用材料，经凝胶渗透色谱（分析，其Ｍｗ为ＧＰＣ）
－１，－１。·ｍ·ｍ采用等温结晶的４１４１２ｇｏｌＭｎ为３７６１９ｇｏｌ 方法获得不同结晶度的样品。配制合适浓度的氯化钠水溶液
以获得－１０和－６℃的稳定环境；３℃由冰水混合物获得；２３℃为室温，设置水和空气两种环境；４７℃由有控温平板电炉实现，结晶时为空气环境。４７℃时温度波动为±２℃，其余温度点波动不大于±１℃。将聚己内酯原样置于载玻片上，放在平板电炉上加热熔融，随后立即转移至相应的结晶
，然后放置在空气中自然恢环境中，等温结晶时间为２０ｍｉｎ复至室温。
／Ｆｉ．２ｉｔｔｉｎｃｕｒｖｅｆｏｒＡ１４５８ｔｏｄｅｒｅｅｏｃｒｓｔａｌｌｉｎｉｔ Ｆ １４７０ｇｆｙｙｇｇ
ｏｏｌｃａｒｏｌａｃｔｏｎｅ（ＰＣＬ）ｆ ｐｙｐｅｒｔｅｘ７０傅里叶变换红外光谱仪（ＦＴ 采用德国布鲁克Ｖ －对样品进行红外表征，采用衰减全反射（模式进行ＩＲ）ＡＴＲ）测试，取样品的平整面为测试面，分辨率４ｃｍ－１。采用ＰＥＡＫＦＩＴ４．１２软件对１４７０ｃｍ－１处的吸收峰进行分峰处
，，理，可获得１如图１所示。４７０１４５８１４３６ｃｍ－１三个谱峰，
采用德国耐弛Ｄ标定样品的ＳＣ２０４Ｆ１差示扫描量热仪（ＤＳＣ）结晶度，温度范围为室温～１００℃，升温速率为１０℃·
－１，保护气为氮气。聚己内酯理论１ｍｉｎ００％结晶的熔融焓为
－１，·ｇ由Ｄ１３９．５ＪＳＣ测得的熔融焓计算样品结晶度，测得结晶度在３０％～６０％之间。用结晶度为横坐标、１４７０ｃｍ－１ 的峰面积Ａ４５８ｃｍ－１的峰面积Ａ １４７０与１１４５８的比值为纵坐标
Ｆｉ．１ｅａｋｆｉｔｔｉｎｏｆｔｈｅｓｃｉｓｓｏｒｉｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＣＨ４７０ｃｍ－１ Ｐ ２１ｇｇｇ
，修订日期：２０１８０４３０２０１８０７０１－－－－ 收稿日期：
）和华南理工大学高层次引进人才启动经费项目资助２０１５２Ｍ０５８ 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金项目（
：１９８２年生，华南理工大学分析测试中心工程师 ＊通讯联系人 ｅａｉｌｓｓｓｃｕｔ１２６．ｃｏｍｇ 作者简介：梁庆优，－ｍ＠
６８
光谱学与光谱分析 第３８卷
，，Ｒ＝ＡＡ１４７０（１４５８ｃｒｓｔａｌ＋Ａ１４５８ｎｏｎｃｒｓｔａｌ） ｙｙ
，Ａ 由上文分析可知，在结晶度增大时，１４７０和Ａ１４５８ｃｒｓｔａｌ ｙ
将增大，而图２曲线的斜率是逐渐降低，Ａ１４５８ｎｏｎｃｒｓｔａｌ将减小。 ｙ
绘制函数图，如图２所示。采用多项式拟合，回归方程为ｙ＝
２２２，。－５．０３４６ｘ＋５．３８０２ｘ－０．０３０３Ｒ＝０．９９６３Ｒ０．９９５ ＞表明拟合关系良好。因此红外光谱适合于聚己内酯样品的结
晶度表征。
１４７０ｃｍ－１处的三个峰可归属为聚合物链上亚甲基ＣＨ ２
的剪式振动。聚己内酯为线性分子，其除酯基外只含有亚甲
，因此可参照聚乙基基团且结构单元中亚甲基的数量大于４
）中的亚甲基振动模式进行研究。事实上，两者均为正烯（ＰＥ
交晶系。在聚乙烯中，ＣＨ４７０和１４６３ ２的剪式振动裂分为１１４７０对应结晶态，且其偶极向量的方向为晶ｃｍ－１两个峰。 胞的ａ轴方向。１４６３既对应晶态，也对应非晶态；对应晶态
时，其偶极向量的方向为晶胞的ｂ轴方向。图２表明，聚己内酯中１４７０和１４５８ｃｍ－１两个峰也反映上述情况。１４５８
４５８ｃｍ－１代表非晶态时，其偶极方向应是任意的。注意到１ ｃｍ－１的峰面积是由晶态和非晶态两种亚甲基贡献的，若两者
／的峰面积是线性加和，那么ＡＡ１４７０１４５８的比值Ｒ可表示为
，这表明Ａ而前者的（非线性），１４５８ｃｒｓｔａｌ比Ａ１４７０增长得更快。 ｙ
的偶极向量是ｂ轴方向，这表明聚己内酯在结晶时，更倾向于在ｂ轴方向堆砌。事实上，聚己内酯的晶胞参数ａ∶ｂ∶ｃ
，／为０．７４５∶０．４９８∶１．７０５ｂ轴是最短方向。另外，Ａ１４３６
Ａ．４０．５之间，不随结晶度变化，因此１４３６～ １４５８的比值在０
与１４５８ｃｍ－１应是一组相关峰；１４３６ｃｍ－１的峰较弱，用于 结晶度分析并不理想。
综上可知，红外光谱可用于聚己内酯结晶度的测定。拉曼光谱也可用于聚合物结晶度的测量，不过亚甲基剪式振动裂分地愈明显结晶度愈高，这是亚甲基振动的相位不同引起的。拉曼光谱展示了与红外光谱不同的面貌；以后将作进一步讨论。
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ
［］：，１ｅｒｔＳｔｒｏｂｌ．ＴｈｅＰｈｓｉｃｓｏｆＰｏｌｍｅｒｓ．３ｒｄｅｄ．ＢｅｒｌｉｎＳｒｉｎｅｒＢｅｒｌｉｎＨｅｉｄｅｌｂｅｒ２００７．１７８． Ｇ ｙｙｐｇｇ［］：，２ｅｏｒｅＷｃｈ．ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＰｏｌｍｅｒｓ．１ｓｔｅｄ．ＴｏｒｏｎｔｏＣｈｅｍＴｅｃＰｕｂｌｉｓｈｉｎ２０１２．３１５．ｇｙｐｙｙｇ Ｇ ［］，，：３ａｒｖｉｎＣＴ，ＭａｔｔｈｅｗＪＣ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｌｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ１９５７２４９３．ｙ Ｍ ［］，Ｗ，，，，：４üＱｉａｏｌｉａｎｕＤｅｆｅｎＱｉｕＹａｘｉｎｅｔａｌ．ＴｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａ２０１５６１２２５． Ｌ ｇ
ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＣｒｓｔａｌｌｉｎｉｔｏｆＰｏｌｃａｒｏｌａｃｔｏｎｅＵｔｉｌｉｚｉｎＩｎｆｒａｒｅｄ ｙｙｙｐｇ Ｓｅｃｔｒｏｍｅｔｒｐｙ
＊，，，ＬＩＡＮＧ ＱｉｎｏｕＹＡＮＧＸｉａｎｆｅｎＳＯＮＧＧｕｏｓｈｅｎＸＩＡＮＧＸｉｎｈｕａ－ － － －ｇｇｇｇｙ
，，，ａｎｄＴｅｓｔｉｎＣｅｎｔｅｒＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏＧｕａｎｚｈｏｕ５１０６４０ＣｈｉｎａＡｎａｌｔｉｃａｌ ｇｙｇｙｇｙ
）Ａｂｓｔｒａｃｔｏｌｃａｒｏｌａｃｔｏｎｅ（ＰＣＬｓａｍｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒｓｔａｌｌｉｎｉｔｗｅｒｅｂｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｃｒｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｃｒｓｔａｌｌｉｎｉｔｒｅａｒｅｄ Ｐ ｙｐｐｙｙｙｙｙｙｐｐ
，ｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂＤＳＣｍｅｔｈｏｄ．Ａｆｔｅｒｅａｋｆｉｔｔｉｎｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｃｔｒａｏｆｔｈｅｓａｍｌｅｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｃｕｒｖｅｗａｓｌｏｔｔｅｄｂｔｈｅａｒｅａ ｙｐｇｐｐｐｙ
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ｃｒｓｔａｌｌｉｎｉｔｏｆＰＣＬ．Ｐｅａｋｓ１４７０ａｎｄ１４５８ｃｍ－１ｒｅｒｅｓｅｎｔｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｃｉｓｓｏｒｉｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｏｆｍｅｔｈｌｅｎｅ（ＣＨ．Ｓｌｏｗｉｎ ２）ｙｙｐｇｙｇ
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