6.2.6 FT-IR分析
利用红外光谱检测氢键可更清晰地揭示链段间物理相互作用。聚氨酯体系中的羰基（C == O）和氨基（N—H）基团分别是氢键的受体和供体，采用配备有全反射（ATR）附件的Nicolet FTIR-6700型红外光谱仪对弹性体进行红外光谱测试，分辨率为2 cm-1，扫描次数为32次。使用OMNIC软件对3 600～3 100 cm-1间氨基振动吸收峰和1 770～1 635 cm-1处羰基振动吸收峰进行基线校正，使用XPSpeak软件对其进行分峰处理。
1.N—H伸缩振动峰
图6-15是BAMO-r-THF弹性体S6～S8在3 600～3 100 cm-1处N—H伸缩振动吸收峰及其拟合曲线。可以看出，分峰结果分别在3 410 cm-1、3 330 cm-1和3 270 cm-1处出现游离氨基与羰基氢键缔合氨基，以及与醚氧基氢键缔合氨基的吸收峰[13,14]。N—H与C == O形成硬段间氢键缔合（N—H…O == C），可表征弹性体结构中硬段相分离趋势；与醚氧基形成硬、软段间氢键缔合（N—H…O），可表征软硬段相混合趋势。若氨基在其吸光区间内摩尔吸光系数变化不大，分峰面积比即视为各类型氨基摩尔比。
图6-15 BAMO-r-THF弹性体S6～S8的N—H吸收峰及拟合曲线（附彩插）
表6-9列出了弹性体S6～S8体系内各类型氨基摩尔比。可以看出，在弹性体化学交联网络结构不变条件下，线性扩链剂结构不同，各类型氨基含量也不同。对于游离氨基结构，弹性体S8＞S7＞S6；对于醚氧基氢键缔合结构，同样弹性体S8＞S7＞S6，醚氧基氢键缔合程度越高，BAMO-r-THF共聚醚弹性体中软硬段结构混合程度也越高。该结果也可由羰基氢键缔合含量的变化趋势看出，弹性体S6体系中羰基氢键缔合丰度为62.7%，S7为45.2%，S8为34.0%；弹性体S6中羰基氢键缔合程度最高，具有最高相分离趋势[15～17]。这表明，随扩链剂分子结构中亚甲基数目增加，弹性体S6～S8中硬段与软段的相混合趋势上升，相分离趋势下降。
表6-9 N—H伸缩振动吸收峰分峰数据
弹性体微相分离程度越高，越有利于物理交联作用，抑制弹性体链段的运动能力，因此以乙二醇为扩链剂制得的弹性体S6具有最高的拉伸模量、最快的氢原子弛豫过程和最高的相分离趋势。
2.C == O伸缩振动吸收区域
图6-16是BAMO-r-THF弹性体S6～S8在1 770～1 635 cm-1处C == O伸缩振动吸收峰及其拟合曲线。分峰拟合结果分别在1 734 cm-1、1 710 cm-1及1 675 cm-1处出现游离羰基红外吸收峰、单氢键缔合羰基和双氢键缔合羰基红外吸收峰。
若羰基在此波数范围内的红外吸光系数保持恒定，分峰面积比可视作各类型羰基摩尔比，其拟合计算结果如表6-10所示。可以发现，弹性体S6～S8基体中，游离羰基摩尔占比由S6的25.6%单调上升至S8的29.1%。由于弹性体S6～S8的区别仅在于扩链剂线性结构，其分别属于乙二醇、丙二醇和丁二醇，表明随扩链剂分子结构中亚甲基数的增加，导致弹性体硬段微相分离趋势的羰基氢键含量逐渐递减，硬段结构间相互作用减弱，物理交联程度下降。弹性体S6中硬段链段间具有最强的物理氢键相互作用，该结果与N—H红外分峰结果相一致。
图6-16 BAMO-r-THF弹性体S6～S8的羰基分峰拟合曲线（附彩插）
表6-10 C==O伸缩振动吸收峰分峰数据
从表6-10还可看出，BAMO-r-THF共聚醚弹性体S6～S8中双氢键缔合羰基摩尔占比变化趋势为S6＞S8＞S7，弹性体中双氢键缔合羰基的摩尔含量与扩链剂分子结构中亚甲基数目相关，亚甲基数为偶数的扩链剂制得的弹性体更容易形成双氢键缔合羰基；随亚甲基偶数增加，双氢键缔合羰基含量呈下降趋势。