高分子材料在应用过程中,可能与水发生接触,水分子的存在会影响高分子的性能、制约高分子的应用,因此研究水在高分子中的扩散行为必须拓展到微观层面,并且是具有重要意义的。本论文分别以用于海水淡化的芳香聚酰胺薄膜、工程塑料聚碳酸酯、生物医用材料聚乳酸、聚环氧乙烷及其嵌段共聚物为研究对象,将红外光谱方法与二维相关分析技术相结合,详尽地研究了水分子在这些高分子体系中扩散的复杂过程,从分子水平上解释了水扩散的现象。　　 首先由TMC与MPDA两种单体的界面聚合反应,得到无支撑无定形的交联芳香聚酰胺薄膜。利用红外透射方法研究发现薄膜中羧酸的相对含量随TMC单体浓度的增大而增大,随MPDA单体浓度的增大而减小,随着时间的延长或温度的升高,均先减小后增大。随后研究了此芳香聚酰胺薄膜的水吸附与脱附过程。我们发现在芳香聚酰胺薄膜中存在具有弱、中、强三种氢键类型的水分子,它们发生吸附的先后顺序为:中先于弱、强,发生脱附的先后顺序为:弱、强先于中。在水扩散的过程中,水分子可以与酰胺基团形成不同强度的氢键,并且与不同官能团发生相互作用的先后顺序为:NH先于CO；-CONH-先于-COOH；自由的NH先于氢键束缚的NH。经比较发现羧酸相对含量较高的薄膜扩散系数更大。另外,在盐溶液的扩散过程中,盐的存在会阻碍-COOH中的CO与水分子发生相互作用。　　 然后我们分别研究了水分子在三种均聚物(无定形聚碳酸酯、半结晶性聚乳酸和聚环氧乙烷)薄膜中扩散的过程。水分子可以与三种均聚物薄膜中的各种官能团形成不同形式的氢键,分析得到水分子在三种均聚物薄膜中的扩散过程均为先形成中等强度氢键,然后形成强氢键,同时有部分弱氢键的水进入薄膜微孔中。当水在半结晶的聚乳酸薄膜中扩散时,水分子会先与非晶链段相互作用,后与结晶链段相互作用；当水在亲水且半结晶的聚环氧乙烷薄膜中扩散时,水分子能够逐渐破坏聚环氧乙烷的结晶结构,构象也由全反式变为旁式。另外,水在聚碳酸酯薄膜中的扩散系数最小,在溶液浇铸聚乳酸薄膜中扩散系数小于其等温结晶薄膜中的扩散系数,而在聚环氧乙烷薄膜中的扩散系数最大。　　 最后我们利用红外成像技术,分析出在双结晶性两嵌段共聚物PLLA-PEG的环带球晶中,分别存在聚乳酸与聚乙二醇的富集带,且聚乳酸分子链垂直于球晶的径向方向,聚乙二醇分子链无取向。水在此薄膜中的扩散过程为水分子首先与亲水官能团形成中等强度的氢键,然后形成强、弱两种氢键。水分子可以与聚乳酸和聚乙二醇的非晶和结晶链段发生相互作用,并且与不同结构的嵌段发生相互作用的先后顺序为:非晶PEG先于非晶PLLA；非晶PEG(PLLA)先于结晶PLLA(PEG)；结晶PLLA先于结晶PEG。另外,水分子在等温结晶薄膜中的扩散系数大于溶液浇铸薄膜中的扩散系数。