Применение ИКС в исследовании строения и состава каучуков началось более 60 лет назад [25, 26, 27, 28]. Первые спектроскопиче­ские работы были посвящены расшифровке спектров каучуков, одно­временно появился ряд работ по изучению процессов окисления и вулканизации каучуков. Методы ИК спектроскопии совместно с пи­ролитической газовой хроматографией наиболее часто используют для качественного анализа полимерной матрицы, что нашло отраже­ние в отраслевом стандарте ОСТ 38 05220-81. «Резина. Идентифика­ция полимера методом ИК-спектроскопии».

Задачей качественного анализа полимеров по ИК-спектрам яв­ляется определение хотя бы основных компонентов, когда их количе­ство и концентрация в смеси неизвестны. Использование ЭВМ откры­вает новые возможности для решения этой задачи и позволяет иден­тифицировать смеси, содержащие до 4 компонентов. Создана компь­ютерная библиотека ИК-спектров с Фурье-преобразованием для по­лимеров, аддитивов, поверхностно-активных веществ, мономеров, продуктов пиролиза и др. [29].

Необходимое условие применимости метода - наличие взаим­но не перекрывающихся участков в спектрах веществ, образующих смесь. Для образца полимера, не содержащего примесей, методом

ИКС можно установить с высокой степенью надежности не только основную структуру полимерной цепи, но даже незначительные ее детали, обусловленные способом получения или переработки. Найри - мер, индивидуальные спектры пластификаторов, антиоксидантов и других добавок используют для исключения из спектра полос погло­щения, не относящихся к полимеру.

Наряду с качественным определением структуры молекул, ИК-спектроскопия дает возможность получать количественные дан­ные о содержании тех или иных групп атомов, связей и их сочетании в молекуле. После определения количественного содержания молеку­лярных структур, входящих в полимер, находят его состав. Однако по сравнению с другими спектроскопическими методами (электронной и радиоспектроскопией) ИКС обладает в ряде случаев меньшей чувст­вительностью и точностью, что исключает возможность определения невысокого содержания функциональных групп.

Количественный анализ состава полимеров, как и любых ор­ганических соединений, основан на том, что каждая из анализируе­мых мономерных групп имеет свое специфическое химическое строе­ние, а следовательно, и свои, характерные только для него полосы по­глощения. Все вещества, кроме оптических изомеров, имеют различ­ные ИК-спектры, которые часто называют «отпечатками пальцев» мо­лекулы. Метод ИКС почти универсален по своим возможностям; об­разцы могут быть жидкими, твердыми, газообразными, бесцветными или окрашенными. Наиболее достоверная информация может быть получена для высокомолекулярных образцов регулярной структуры с линейной конфигурацией цепи, когда вклад концевых групп, ано­мальных звеньев, точек разветвления и нерегулярностей других типов минимален.

В тех случаях когда не ставится задача установления взаимно­го расположения атомов в молекуле, а требуется определение лишь количественного содержания соответствующих групп, вопрос сводит­ся к выбору аналитической полосы поглощения, измерению ее интен­сивности и сравнению последней с интенсивностью той же полосы в эталонном соединении. В качестве аналитической выбирается по воз­можности изолированная полоса поглощения, наличие которой в спектре обусловлено присутствием в исследуемом образце искомого сочетания атомов. Например, для полипропиленгликолей, используе­мых при получении полиуретанов, содержание гидроксильных групп определяют по полосе поглощения 3470 см"1, для более точных изме­рений применяют полосы 3585-3235, 1435-1200 и 1033-950 см'1 с об­работкой результатов методом частных наименьших квадратов [30]. На основании полученных данных может быть вычислена средняя молекулярная масса полимера.

Степень кристалличности полимеров сильно зависит от состава, а при переходе из аморфного состояния в кристаллическое и наоборот существенным образом меняются и частоты, и интенсивности полос поглощения. Анализ образцов кристаллической структуры следует проводить при температуре выше температуры плавления полимера. Если модельное соединение имеет кристаллическую структуру, то это не означает, что она аналогична кристаллической структуре полимера, поэтому спектры должны быть получены для образцов в расплавлен­ном состоянии.

При определении степени кристалличности полихлоропрено - вого каучука полученные методом ионного отложения из латекса пленки в виде шайб диаметром 50 мм при радиальном растяжении 250-300 % надевают на плоские пластмассовые кольца и записывают их ИК-спектры. Степень кристалличности определяют [31] из отно­шения интенсивности полос поглощения при 780 и 1660 см'1.