聚合物物理性质的定量预测gydF4y2Ba

化学计量学或多元技术通常应用于一系列的溶液或物质混合物，试图开发“预测”各种化学物质的浓度的方法。实际上，同样的数学技巧也可以用于阐明物理性质。化学计量学的这两个应用在聚合物领域是有用的。gydF4y2Ba

事实上，就聚合物纤维而言，轻微的拉曼特征的改变与纤维分子取向和结晶度的差异直接相关。为了利用这些细微的光谱变化，并将它们与聚合物的物理性质联系起来，必须对拉曼光谱使用化学计量学。化学计量学对监测聚合反应也很有用。gydF4y2Ba

化学计量学在聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维偏振拉曼光谱中的应用gydF4y2Ba

定向和拉伸的聚合物纤维在纺织业和许多工程应用中找到应用（如轮胎线）。这些纤维的化学和物理性质不仅仅取决于化学成分，还可以在制造模式上。最后，结晶度和分子取向可以与诸如可染性，韧度（强度），玻璃化转变温度，熔化温度和其他热性质的性质相关的百分比和分子取向百分比与诸如可能的％收缩的其他热性能相关。gydF4y2Ba

这项研究使用多元技术来预测PET纤维的物理特性，而其他方法可能更耗时。预测双折射(与分子取向直接相关)和结晶度的能力被显示出来。其它物理性能包括可染性、玻璃化转变温度(TgydF4y2BaggydF4y2Ba)，结晶温度(TgydF4y2Ba米gydF4y2Ba），韧度，在损失前汲取潜力，或在热处理期间收缩潜力。gydF4y2Ba

预测此类属性的能力基于它们依赖的事实：gydF4y2Ba

  • 无定形与结晶组合物gydF4y2Ba
  • 可以通过极化依赖性监测的无定形材料的取向gydF4y2Ba
  • 乙二醇键的构象可以在光谱的单键指纹区通过以下细节监控gydF4y2Ba

在光纤偏振方向平行或垂直的情况下，在同一平面上测量散射偏振和激光偏振的拉曼光谱。gydF4y2Ba

表1显示了纤维历史。gydF4y2Ba

一组纤维为纺丝取向，卷取速度(TUS)在1500 - 5500m/min之间。这组纤维中的一些纤维在室温下被拉至断裂点，第三组纤维以500米/分钟的速度纺丝，然后在T以上的温度下进行双拉gydF4y2BaggydF4y2Ba．这些纤维的性质在表I中制表。该gydF4y2Ba偏振拉曼光谱gydF4y2Ba如图1所示的PET纤维被用来监测取向、结晶度和乙二醇单键的构象。gydF4y2Ba

表1gydF4y2Ba．不同纤维的历史gydF4y2Ba

tus（m / min）gydF4y2Ba 双折射gydF4y2Ba 结晶度gydF4y2Ba (cm C = O的半最大值宽度gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba）gydF4y2Ba
纺纤维gydF4y2Ba
1500gydF4y2Ba 11日,2gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 25gydF4y2Ba
2500gydF4y2Ba 24,9.gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 25gydF4y2Ba
3500gydF4y2Ba 47,3gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba
4500gydF4y2Ba 75,2.gydF4y2Ba 11日,1gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba
5500.gydF4y2Ba 107,4.gydF4y2Ba 23日,7gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba
室温拉伸的纺丝纤维*gydF4y2Ba
1500gydF4y2Ba 163年,5gydF4y2Ba （0）gydF4y2Ba 25,5gydF4y2Ba
2500gydF4y2Ba 153年,5gydF4y2Ba （0）gydF4y2Ba 25,3gydF4y2Ba
3500gydF4y2Ba 147年,5gydF4y2Ba （0）gydF4y2Ba 24gydF4y2Ba
4500gydF4y2Ba 135年,7gydF4y2Ba （11,1）gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba
5500.gydF4y2Ba 125年0gydF4y2Ba (23日7)gydF4y2Ba 17、8gydF4y2Ba
由迈克·塞拉尼斯制作的双折射测量gydF4y2Ba
纤维在90和150°C下旋转并绘制gydF4y2Ba
500年的3.8倍gydF4y2Ba 205年0gydF4y2Ba 29日,1gydF4y2Ba 18日,2gydF4y2Ba
500年的4.2倍gydF4y2Ba 207年,7gydF4y2Ba 29日,5gydF4y2Ba 18日,3gydF4y2Ba
500年的4.6倍gydF4y2Ba 203,9.gydF4y2Ba 31日,7gydF4y2Ba 19日,2gydF4y2Ba
500年的5.0倍gydF4y2Ba 213年0gydF4y2Ba 26,9.gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba

聚对苯二甲酸乙二醇酯自旋取向纤维室温拉伸后的偏振拉曼微探针光谱gydF4y2Ba

图1所示。gydF4y2Ba聚对苯二甲酸乙二醇酯的旋转纤维的偏振拉曼微探剂光谱室温绘制gydF4y2Ba

这些光谱的有趣特性可以概括如下：gydF4y2Ba

  • ZZ和RR光谱之间的差异随TUS和/或拉伸比（即双折射）增加gydF4y2Ba
  • >C=O波段约在1730 cm处gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba在结晶相中变锋利gydF4y2Ba
  • 在乙二醇区域(950- 1200厘米)的行为gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba)反映了单键的构象，这与取向有关，但不一定与结晶度有关gydF4y2Ba

在多变量分析应用的开始阶段，考虑需要什么样的光谱预处理是重要的。成功的多变量分析是使用了ZZ - RR谱。用PLS算法建模双折射总是成功的(RgydF4y2Ba2gydF4y2Ba>0.96)，通常只需要2个因素就可以解释大部分方差。化学计量学数据处理的变化导致了模型的微调。gydF4y2Ba

基于完整指纹光谱的模型（600-1800厘米gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba)优于仅基于乙二醇单键区域的模型。对这些纤维的结晶度建模不太成功，可能是因为训练集中的14个纤维中有6个是非结晶的(结晶度= 0)。gydF4y2Ba

通过从总和光谱的羰基带的半最​​大（FWHM）的全宽度，间接地进行结晶性，因为已知该带与芳族聚酯中的结晶度相关。使用1550至1785cm的光谱区域gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba生产出最好的模型在这种情况下，需要4个因素来解释方差，产生一个RgydF4y2Ba2gydF4y2Ba值为0.959。图2显示了交叉验证结果。gydF4y2Ba

横跨验证结果，显示了建模的一致性gydF4y2Ba

图2。gydF4y2Ba横跨验证结果，显示了建模的一致性gydF4y2Ba

化学计量学应用于聚合反应的在线监测gydF4y2Ba

聚合反应是基于复杂的过程，很难通过数学模型来预测，特别是没有实验数据。因此，采用准确、快速的在线分析技术对改进和控制聚合过程具有重要意义。拉曼光谱对聚合过程中单体碳双键的振动非常敏感。因此，监测它们相关的拉曼特征的强度，使人们能够跟踪反应的演变。gydF4y2Ba

研究了90%二氯氯乙烯(VC)共聚合反应的结果gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)和10%的丙烯酸甲酯(ACM)将展示。为了避免荧光发射，采用了近红外激发，并采用了一种新的gydF4y2Ba可调浸探头gydF4y2Ba图3中显著改进了结果。gydF4y2Ba

SuperHead配备了浸没附件gydF4y2Ba

图3。gydF4y2BaSuperHead配备了浸没附件gydF4y2Ba

在反应期间在不同时间收集的光谱并在图4中再现清楚地突出了C = C键合的消失（1600-1650cmgydF4y2Ba－1gydF4y2Ba)，从而表明两种单体的消耗量。如图4所示，这两个单体的C=C键的拉曼谱带彼此分离得很好(1612 cm)gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba与1632厘米gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba），基于乐队集成的单变量分析是可能的。gydF4y2Ba

不同反应时间的拉曼光谱gydF4y2Ba

图4。gydF4y2Ba不同反应时间的拉曼光谱gydF4y2Ba

化学计量器模型由选自一组大约20个光谱构建，并在反应上同样地分布。对于每个光谱，已知并考虑单体和聚合物浓度的参考值。使用PLS2算法，并且需要两个因素来考虑方差。这是敏感的，因为共聚物由两种单体形成。r.gydF4y2Ba2gydF4y2Ba（r.gydF4y2Ba2gydF4y2Ba> 0,96）交叉验证的值证明了模型的成功，如图5所示。gydF4y2Ba

交叉验证结果gydF4y2Ba

图5。gydF4y2Ba交叉验证结果gydF4y2Ba

仔细检查数据集表明，这两种单体有不同的转化率。实际上，在1612厘米处的波段的强度比gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba和1632厘米gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba归因于VC.gydF4y2Ba2gydF4y2BaACM分别不是恒定的。然后由来自的浓度配置文件验证了这一重要信息gydF4y2Ba单变量和多变量分析gydF4y2Ba如图6所示。gydF4y2Ba

如表2所示，对不属于训练集的同一反应的光谱进行浓度预测。gydF4y2Ba

表2.gydF4y2Ba．注意力预测不是训练集的一部分gydF4y2Ba

时间间隔元素。反应开始和光谱收集gydF4y2Ba % ACMgydF4y2Ba % VCgydF4y2Ba2gydF4y2Ba 聚合物(arbitraty单位)gydF4y2Ba
定理。gydF4y2Ba Pred。gydF4y2Ba 定理。gydF4y2Ba Pred。gydF4y2Ba 定理。gydF4y2Ba Pred。gydF4y2Ba
40 mnsgydF4y2Ba 8、20gydF4y2Ba 8、16gydF4y2Ba 83年,5gydF4y2Ba 80年,2gydF4y2Ba 21日3gydF4y2Ba 22日,7gydF4y2Ba
1H40gydF4y2Ba 8,64gydF4y2Ba 8,68gydF4y2Ba 74,3gydF4y2Ba 64,8gydF4y2Ba 28日,6gydF4y2Ba 30,2gydF4y2Ba
3的3gydF4y2Ba 0、9gydF4y2Ba 1，1gydF4y2Ba 3,8gydF4y2Ba 2,3gydF4y2Ba 91,9.gydF4y2Ba 88年,6gydF4y2Ba

该模型的第二次反应运行，频谱采集时间减少了一个因子2，如表3所示。gydF4y2Ba

表3gydF4y2Ba．模型到第二反应运行gydF4y2Ba

时间间隔元素。反应开始和光谱收集gydF4y2Ba % ACMgydF4y2Ba % VCgydF4y2Ba2gydF4y2Ba 聚合物(arbitraty单位)gydF4y2Ba
定理。gydF4y2Ba Pred。gydF4y2Ba 定理。gydF4y2Ba Pred。gydF4y2Ba 定理。gydF4y2Ba Pred。gydF4y2Ba
50麦克斯gydF4y2Ba 10、8gydF4y2Ba 6、6gydF4y2Ba 80年,1gydF4y2Ba 88年,7gydF4y2Ba 31日,2gydF4y2Ba 35岁,9gydF4y2Ba
1 h00gydF4y2Ba 4, 83gydF4y2Ba 82gydF4y2Ba 76,5.gydF4y2Ba 78年,8gydF4y2Ba 39岁,2gydF4y2Ba 25,6gydF4y2Ba
1H45gydF4y2Ba 8、3gydF4y2Ba 7,92gydF4y2Ba 50岁,9gydF4y2Ba 65年,9gydF4y2Ba 40,3gydF4y2Ba 27、8gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

拉曼光谱和化学计量学之间产生的协同作用将为高分子材料的制造提供强有力的监测和控制工具。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

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引用gydF4y2Ba

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  • 美国心理学协会gydF4y2Ba

    HORIBA科学。(2020年1月21日)。聚合物物理性能的定量预测。AZoM。于2021年9月3日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=10139检索。gydF4y2Ba

  • MLAgydF4y2Ba

    HORIBA科学。聚合物物理性质的定量预测。gydF4y2BaAZoMgydF4y2Ba．03 2021年9月03日。。gydF4y2Ba

  • 芝加哥gydF4y2Ba

    HORIBA科学。聚合物物理性质的定量预测。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=10139。(2021年9月3日)。gydF4y2Ba

  • 哈佛gydF4y2Ba

    HORIBA科学》2020。gydF4y2Ba聚合物物理性质的定量预测gydF4y2Ba．viewed September 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=10139。gydF4y2Ba

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