摘要：采用一维MIR光谱和导数MIR光谱进行聚偏二氟乙烯结构研究。结果表明，聚偏二氟乙烯结构的红外吸收模式主要包括：CH2官能团不对称伸缩振动模式(νasCH2-聚偏二氟乙烯）、CH2官能团对称伸缩振动模式(νsCH2-聚偏二氟乙烯）、CH2官能团弯曲振动模式(δCH2-聚偏二氟乙烯）、CF2官能团不对称伸缩振动模式(νasCF2-聚偏二氟乙烯）和CF2官能团对称伸缩振动模式(νsCF2-聚偏二氟乙烯）。聚偏二氟乙烯结构的一维MIR光谱的谱图分辨能力要优于相应的导数MIR光谱。

　　关键词：一维中红外光谱；导数中红外光谱；聚偏二氟乙烯；结构

　　电叶片表面结冰会严重影响风力发电机的正常运行，研究有效的防冰和除冰技术具有十分重要的应用价值。施仁等[1]选用聚偏二氟乙烯溶液和纳米炭黑颗粒，采用简单的喷涂法在陶瓷片表面制备出兼具超疏水性和光热效应的聚偏二氟乙烯/炭黑复合涂层。霍慧文[2]将聚偏二氟乙烯压电薄膜作为换能器件将机械振动能转换为电荷量，再利用电荷调理电路将电荷量转换为电压量。李欢[3]利用健康监测技术，设计了一套基于聚偏二氟乙烯压电材料的无线应变监测系统，提出了一种基于动应变的法兰螺栓松动诊断方法。聚偏二氟乙烯在风电领域的广泛应用，与其特殊结构有关。中红外（MIR）光谱具有方便、快捷的优点[4-6]，被广泛应用于高分子材料结构研究领域[7-9]。本项目采用中红外（MIR）光谱组学（包括：一维MIR光谱和导数MIR光谱）开展聚偏二氟乙烯结构研究，为其在风电工业中的应用提供了有价值的技术参考。

　　1材料与方法

　　1）试验用材料为聚偏二氟乙烯薄膜（直径为13 mm，孔径为0.45μm）。

　　2）试验仪器包括Spectrum 100型中红外光谱仪（美国PE公司）、Golden Gate型ATR-MIR变温附件（英国Specac公司）。

　　3）试验方法：将聚偏二氟乙烯薄膜固定在ATR-MIR变温附件上，以空气为背景，每次试验对信号进行8次扫描并累加。

　　2结果与分析

　　2.1聚偏二氟乙烯结构一维MIR光谱研究

　　首先，采用一维MIR光谱进行聚偏二氟乙烯结构的研究，如图1所示，相关光谱数据如表1所示。

　　据相关文献报道[10]，3 027.52 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CH2官能团不对称伸缩振动模式(νasCH2-聚偏二氟乙烯-一维），2 985.71 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CH2官能团对称伸缩振动模式(νsCH2-聚偏二氟乙烯-一维），1 403.80 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CH2官能团弯曲振动模式(δCH2-聚偏二氟乙烯-一维），1 205.50 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CF2官能团不对称伸缩振动模式(νasCF2-聚偏二氟乙烯-一维），1 180.35 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CF2官能团对称伸缩振动模式(νsCF2-聚偏二氟乙烯-一维）。

　　与聚乙烯CH2官能团的不对称伸缩振动模式(νasCH2-聚乙烯-一维，吸收频率为2 920 cm-1）和聚乙烯CH2官能团的对称伸缩振动模式(νsCH2-聚乙烯-一维，吸收频率为2 850 cm-1）相比，聚偏二氟乙烯CH2官能团的不对称伸缩振动模式(νasCH2-聚偏二氟乙烯-一维，吸收频率为3 027.52 cm-1）和聚偏二氟乙烯CH2官能团的对称伸缩振动模式(νsCH2-聚偏二氟乙烯-一维，吸收频率为2 985.71 cm-1）对应的吸收频率发生了明显的蓝移。这主要是因为F原子诱导效应，具有很强的吸电子能力，使CH2官能团正电荷的密度进一步增加。与聚乙烯CH2官能团弯曲振动模式(δCH2-聚乙烯-一维，吸收频率为1 465 cm-1）相比，聚偏二氟乙烯CH2官能团δCH2-聚偏二氟乙烯-一维（吸收频率为1 403.80 cm-1）对应的吸收频率发生了明显的红移。研究认为，F原子诱导效应主要作用于CH2官能团伸缩振动方向，而对于CH2官能团弯曲振动方向作用力较小。

　　2.2聚偏二氟乙烯结构导数MIR光谱研究

　　采用导数MIR光谱（包括：二阶导数MIR光谱和四阶导数MIR光谱）分别开展了聚偏二氟乙烯结构的研究，如图2所示，相关光谱信息如表2、表3所示。

　　试验发现，二阶导数MIR光谱试验中，3027.00 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CH2官能团的不对称伸缩振动模式(νasCH2-聚偏二氟乙烯-二阶导数），2 987.13 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CH2官能团的对称伸缩振动模式(νsCH2-聚偏二氟乙烯-二阶导数），1 407.48 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CH2官能团的弯曲振动模式(δCH2-聚偏二氟乙烯-二阶导数），1 209.68 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CF2官能团的不对称伸缩振动模式(νasCF2-聚偏二氟乙烯-二阶导数），1 180.34 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CF2官能团的对称伸缩振动模式(νsCF2-聚偏二氟乙烯-二阶导数）。四阶导数MIR光谱试验中，1 401.96 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CH2官能团的弯曲振动模式(δCH2-聚偏二氟乙烯-四阶导数），1 210.77 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CF2官能团的不对称伸缩振动模式(νasCF2-聚偏二氟乙烯-四阶导数），1 180.57 cm-1处的吸收峰归属于聚偏二氟乙烯CF2官能团的对称伸缩振动模式(νsCF2-聚偏二氟乙烯-四阶导数）。

　　2.3聚偏二氟乙烯结构MIR光谱分辨能力研究

　　以聚偏二氟乙烯主要官能团的红外吸收模式（包括：νasCH2-聚偏二氟乙烯、νsCH2-聚偏二氟乙烯、δCH2-聚偏二氟乙烯、νasCF2-聚偏二氟乙烯和νsCF2-聚偏二氟乙烯）为研究对象，进一步开展了聚偏二氟乙烯结构MIR光谱分辨能力研究，相关数据如表4所示。研究发现，聚偏二氟乙烯结构的一维MIR光谱的谱图分辨能力要优于相应的二阶导数及四阶导数MIR光谱。

　　3结论

　　采用MIR光谱组学研究聚偏二氟乙烯结构，研究发现，聚偏二氟乙烯结构的红外吸收模式包括：νasCH2-聚偏二氟乙烯、νsCH2-聚偏二氟乙烯、δCH2-聚偏二氟乙烯、νasCF2-聚偏二氟乙烯和νsCF2-聚偏二氟乙烯。聚偏二氟乙烯结构的一维MIR光谱的谱图分辨能力要优于相应的二阶导及四阶导数导数MIR光谱。

参考文献

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　　[3]李欢.基于动应变监测的风电机组塔筒法兰盘螺栓失效诊断研究[D].重庆：重庆大学，2022.

　　[4]杜林楠，杨珊珊，孔晓美，等.乙基纤维素结构中红外－近红外光谱组学研究[J].纺织科学与工程学报，2024，41（3）：91-100.

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　　[6]张鑫，张正东，杜彪，等.中红外光谱技术在油品快速分析中的研究进展[J].化学试剂，2024，46（8）：59-65.

　　[7]杜林楠，吉一帆，李宇涵，等.PTFE非晶相结构三级透射中红外光谱组学研究[J].微纳电子技术，2025，62（3）：66-73.

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