模型化二维相关红外光谱研究苯乙烯类聚合物的转变

本项目将完善自主开发的二维相关光谱综合软件系统，增强其中的模型化二维相关红外光谱模块。采用关联全局相位角的模型化二维相关红外光谱方法研究苯乙烯类聚合物体系的转变过程。研究的范围包括包括微晶转变，玻璃化转变，交联和氧化。利用关联全局相位角的模型化二维相关红外光谱方法对上述过程中的机理从微观基团级别进行精确的定量描述。同时利用模型化二维相关红外光谱方法检验上述转变过程中微观基团运动规律的机理模型函数，并以此为基础提出最佳的数学物理模型。与此同时，进一步对关联全局相位角的模型化二维相关红外光谱进行理论改进，提高其分辨率，并在聚合物研究的应用过程中进行检验和扩充。建立模型化二维相关红外光谱研究苯乙烯类聚合物转变的方法和理论。

二维相关振动光谱依靠Noda规则进行解析。利用该规则解析二维相关红外光谱较为复杂，且只能对微观基团运动的“先后”程度或速率“快慢”进行定性描述。以上两点是传统二维相关振动光谱的主要不足之处。本项目提出的关联全局相位角的模型化二维相关光谱方法可以弥补上述不足。而且由于注入了模型化思想，此方法能够检验外部扰动过程中聚合物红外光谱某峰强真实变化规律与假设模型函数之间的区别。利用这一特性可以方便地研究聚合物微观基团“运动”规律与现有数学模型函数的差异程度。. 本项目实施期间，对关联全局相位角的模型化二维相关红外光谱理论进行了重大改进，整合了二十种的新型模型函数，通过光谱数据矩阵的Hilbert-Noda变换提高了模型化二维相关光谱对相位角的分辨能力，同时利用SAVITZKY-GOLAY方法显著提高了该方法在波数方向上的分辨率，理论改进后的方法使研究各种复杂的聚合物转变过程成为可能；对二维相关光谱软件系统进行了大幅度升级，集成了全新的关联全局相位角的模型化二维相关红外光谱模块；摸索确定了模型化二维相关红外光谱方法的最佳实验参数数据；利用K9反射镜完成了红外原位池的水平化改造；利用模型化二维相关红外光谱方法对多种苯乙烯类及相关其它聚合物的转变行为进行了研究，如单分散PS的多重转变行为、SIS高温下的有序-有序转变行为和点阵无序转变行为、SBS在空气中的氧化行为、SBS在过氧化物引发下的交联行为等。本项目对这些转变的机理从微观基团级别进行了精确的定量描述，同时检验确定了其微观基团对应光谱强度变化的模型函数。. 通过模型化方法在聚合物中的应用结果，本项目发现并确认了四个在二维相关光谱领域中被一直忽略的模型函数。以此结果为基础在很大程度上解决了近年来国际上对Noda规则所定义先后次序的广泛争议。研究发现，如果转变范围定义合理，由Noda 规则得到的先后次序与实际情况是完全相符，且先后次序的物理意义明确：就是各光谱变量转变点的次序先后。. 本项目的实施建立了完整的模型化二维相关红外光谱研究聚合物转变的新方法和理论，同时为该方法提供了重要的基础数据，并配套了成熟的红外实验系统和数据分析软件系统。关联全局相位角的模型化二维相关红外光谱方法是二维相关红外光谱领域一个具有前景的发展方向，有望在聚合物转变过程的研究中有突出的应用。