本文主要围绕聚合物与化学介质之间存在的相互作用,以及化学介质存在下聚合物体系表现出的结构变化而展开。迄今为止,一些类似于超临界流体和离子液体等新型溶剂出现于人们的视野之中。由于其具有优良的物理化学性质和无毒害,对相关体系溶解度高,并能够进行回收利用等特点,这些化学介质在科学研究及工业生产中的应用引起了研究工作者的广范关注。将化学介质应用于聚合物体系,尤其是作为溶剂或功能性添加剂存在,不仅可以改善聚合物的结构和物性,同时可以实现对聚合物的功能性设计。研究和讨论化学介质和聚合物之间的相互作用,对于制备和开发具有良好物性和功能的聚合物材料具有广泛而深远的意义。在此类有关相互作用的研究中,红外及二维相关红外技术由于其对聚合物结构以及氢键相互作用的敏感度,以及实现对动态过程跟踪观察的可行性,成为这一领域中重要的研究手段和方法。本论文主要讨论了利用红外及二维相关红外光谱技术研究超临界二氧化碳(scCO2)诱导聚丁烯发生晶型转变的过程,以及利用微乳液聚合引入离子液体的聚苯乙烯膜中存在的多种相互作用形式及该复合材料的微结构。此外,为了更好地了解亲水性离子液体的结构与性质,本论文还进一步讨论了离子液体([Amim]Cl和[Bmim]Cl)与水之间存在的相互作用,以及在不同水蒸发过程中离子液体-水体系中多种作用形式发生的演变过程。论文正文分成五个部分。第一章为全文的引言,其中简要地介绍了化学介质在聚合物研究领域中的应用,以及新型绿色化学介质对绿色化学发展的意义。着重介绍了超临界流体尤其是超临界二氧化碳,以及离子液体在聚合物加工改性过程中的应用。此外详细介绍了傅立叶变换红外光谱及二维相关红外光谱的背景知识和技术要点,为下文各体系的研究做出铺垫。第二章讨论了聚丁烯在超临界二氧化碳环境中发生晶型转变的过程和机理。在scCO2作用下,聚丁烯能够迅速从不稳定的formⅡ型转变为formⅠ型结晶聚合物。本研究利用红外光谱跟踪记录了这一过程中聚丁烯的结构变化,并通过二维相关红外对这一过程进行分析,得到聚丁烯上不同化学基团红外吸收特征峰在晶型转变过程中发生运动的次序,据此推测出聚丁烯从formⅡ型向formⅠ型的转变起始于侧链的运动,随着CO2不断地渗透并吸附到聚合物的自由体积中,聚丁烯主链在侧链的带动下发生扭转从而生成具有新的螺旋构象的晶型。从不稳定的聚丁烯formⅡ晶型在超临界流体环境下升温及自然冷却过程中得到的红外谱图中发现,scCO2环境的存在对聚丁烯从熔体中结晶过程中不稳定相formⅡ晶核的产生没有影响,但随着CO2的扩散与吸附,聚合物链段的移动速率随之增大,从而推断在聚丁烯晶型转变过程中,聚合物链段的运动和结晶在这一超临界流体诱导聚烯烃发生晶型转变的过程中起到了重要的作用。此外,在一维红外谱图中,通过多组压力下CO2诱导聚丁烯发生晶型转变过程的红外跟踪对比,发现与scCO2中聚合物晶型转变过程相比,尽管高压CO2亦可诱导聚丁烯发生晶型转变,但压力越高,CO2在聚合物中的扩散速度越高,对聚合物链段运动的影响程度越大,从而促使聚丁烯晶型转变的速率也随之提高。这一观察从侧面论证了以上对于聚丁烯在scCO2中晶型转变过程机理的推测。第三章研究了通过微乳液聚合合成的离子液体([Bmim][BF4])聚苯乙烯聚合物电解质膜中存在的多种相互作用形式,并对这一复合材料的微结构提出模型假设。本研究通过红外光谱记录了这一复合材料在变温过程中相应组分红外吸收特征峰发生的变化。在一维红外分析中,从聚苯乙烯中芳香苯环与离子液体阳离子芳香咪唑环上C-C伸缩振动的位移,观察到体系中存在有π-π相互作用,证实了芳环间的π-π相互作用不仅存在于小分子苯与咪唑型离子液体体系中,也同样存在于离子液体与带有芳环官能团的聚合物之间。通过二维相关分析得到化学基团在外扰下发生响应的顺序。在温度升高的过程中,体系中各个组分的热运动加强,发生热运动的先后与各组分的含量与分布有关。根据红外及二维相关红外的研究结果,建立了关于这一复合材料微结构的模型：在这个体系中聚合物链段相互缠绕与聚集,从而形成了一个稳固的框架,离子液体阴阳离子分散于聚合网网络之中。芳环间的π-π相互作用以及离子液体阴阳离子间的静电作用和氢键相互作用对于稳定小分子在该体系中的分散起到了很大的帮助。附一章记录了含有一定质量分数水分的离子液体([Amim]Cl和[Bmim]Cl)体系在升温和恒温水蒸发过程中,各种氢键相互作用的演变过程。在升温到恒温水蒸发的一维红外光谱研究中,通过对水分子v(O-H)和离子液体阳离子咪唑环上v(C-H)所对应的红外吸收峰的积分面积统计,发现v(O-H)的强度不断减少,而v(C-H)的强度呈现先下降后上升的“V形”转变。二维分析中,观察到处于四种不同化学环境下的v(C-H),并通过二维相关分析得到相应基团振动发生变化的顺序,推断出“V形”v(C-H)吸收峰面积的变化主要是由于与水形成氢键相互作用的v(C-H)强度不断减小,而与阴离子形成相互作用的v(C-H)吸收强度不断增加。在升温过程中,由于外界对体系的热量输入,离子液体与水之间的氢键相互作用不断解离,而恒温过程中,离子液体阴阳离子在静电力作用下趋向于重新形成新的氢键相互作用。最后一章为全文的总结。在本论文所囊括的各项研究中,均以红外光谱和二维相关红外光谱为主要手段,讨论了化学介质与聚合物之间的相互作用以及化学介质的存在对聚合物结构和物性造成的影响。这一课题研究的开展,对超临界流体诱导聚烯烃晶型转变过程的工业应用,新型离子液体聚合物电解质材料的开发改性,以及以离子液体为化学介质的研究,均提供了一定的理论支持和技术保障,为相关课题的深入展开奠定了基础。