聚合物之間的相容性

關(guān)于聚合物之間的相容性第1頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五1、聚合物共混物（PolymerBlend）

——將兩種或兩種以上的聚合物按適當(dāng)?shù)谋壤?，?jīng)混合制成宏觀均勻物質(zhì)的過程。共混的產(chǎn)物稱為聚合物共混物。聚合物共混物不但使各組分性能互補(bǔ)，還可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期得到性能優(yōu)異的新材料。由于不需要新單體合成、無須新聚合工藝，聚合物共混物是實(shí)現(xiàn)高分子材料高性能化、精細(xì)化、功能化和發(fā)展新品種的重要途徑。

第一節(jié)基本概念（一）聚合物共混與高分子合金的概念第2頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五2、高分子合金

——指含多種組分的聚合物均相或多相體系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝共聚物。且高分子合金材料通常應(yīng)具有較高的力學(xué)性能，可做工程塑料，在工業(yè)上直接稱為塑料合金。高分子合金的概念不等同于聚合物共混物。第3頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五一、熔融共混

——將聚合物組分加熱到熔融狀態(tài)后進(jìn)行共混，是應(yīng)用極為廣泛的一種共混方法。工業(yè)上熔融共混時(shí)采用密煉機(jī)、開煉機(jī)、擠出機(jī)等加工機(jī)械進(jìn)行的，是一種機(jī)械共混的方法。工業(yè)應(yīng)用的絕大多數(shù)聚合物共混物都是用熔融共混的方法制備的。二、溶液共混

——將聚合物組分溶于溶劑后進(jìn)行共混。溶液共混主要應(yīng)用于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。該方法簡(jiǎn)便易行、用料量少，制備的樣品，其形態(tài)和性能與熔融共混的樣品有較大差異。三、乳液共混

——將兩種或兩種以上的聚合物乳液進(jìn)行共混的方法。

（二）共混改性的主要方法

按共混時(shí)物料的狀態(tài)分為熔融共混、溶液共混和乳液共混等。第4頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五1、均相體系2、“海-島結(jié)構(gòu)”

——是一種兩相體系，且一相為連續(xù)相，一相為分散相。3、“海-海結(jié)構(gòu)”

——是兩相體系，兩相皆為連續(xù)相，相互貫穿。

均相體系共混物的性能往往介于各組分單獨(dú)存在時(shí)的性能之間，而兩相體系共混物的性能，則有可能超出各組分單獨(dú)存在時(shí)的性能。（三）關(guān)于共混物形態(tài)的基本概念一、共混物形態(tài)的三種基本類型二、共混物的“均相”概念

高分子領(lǐng)域，即使在均聚物中，亦會(huì)有非均相結(jié)構(gòu)存在，均相體系判定標(biāo)準(zhǔn)：

——如果一種共混物具有類似于均相材料所具有的性能，認(rèn)為是具有均相結(jié)構(gòu)的共混物。大多數(shù)情況下，，用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，如果兩種聚合物共混后，形成的共混物具有單一的Tg，可認(rèn)為是均相體系，如形成的共混物有兩個(gè)，可認(rèn)為該共聚物為兩相體系。

第5頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五1、分散度

——指“海-島結(jié)構(gòu)”兩相體系中分散相無聊的破碎程度，可以用分散相顆粒的平均粒徑和粒徑分布來表征。2、均一性

——指分散相物料分散的均勻程度，亦即分散相濃度的起伏大小。3、相界面

——兩相體系分散相與連續(xù)相之間的交界面。三、與共混物形態(tài)有關(guān)的其他要素第6頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五高分子—高分子共混原則

(1)極性相匹配原則:兩相高分子材料極性相似，有助于混溶。

(2)表面張力相近原則(膠體化學(xué)原則):表面張力相近，易在兩種混合高分子顆粒表面接觸處形成較穩(wěn)定的界面層，從而提高共混穩(wěn)定性。

(3)溶解度參數(shù)相近原則(熱力學(xué)原則):兩相高分子共混不同于高分子溶液。兩相共混的目的是取長(zhǎng)補(bǔ)短，開發(fā)新性能，因此并不要求兩相一定達(dá)到分子級(jí)的均勻混合，而希望各相保持各自的特性，一般要求達(dá)到微米級(jí)的多相結(jié)構(gòu)即可，即所謂“宏觀均相，微觀非均相”的分相而又不分離的狀態(tài)。但是，為了混合的穩(wěn)定性，為了提高力學(xué)性能，要求兩相顆粒界面之間有一定的微小混溶層。溶解度參數(shù)相近有助于穩(wěn)定混溶層的形成。第7頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五(4)擴(kuò)散能力相近原則(分子動(dòng)力學(xué)原則):

已知在界面層上兩相高分子鏈段相互滲透，擴(kuò)散。若擴(kuò)散能力相近，易形成濃度變化較為對(duì)稱的界面擴(kuò)散層，提高材料物理、力學(xué)性能。

(5)等粘度原則(流變學(xué)原則):

指兩相高分子熔體或溶液粘度接近，易混合均勻混合。若粘度相差較大、易發(fā)生“軟包硬”，或粒子遷移等流動(dòng)分級(jí)現(xiàn)象，影響共混質(zhì)量。第8頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五（四）關(guān)于相容性的基本概念一、完全相容、部分相容與不相容1、相容性

——指共混物各組分彼此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。2、按相容的程度劃分為完全相容、部分相容和不相容。（1）完全相容的聚合物共混體系，其共混物可形成均相體系。聚合物對(duì)形成的共混物具有單一的Tg。（2）部分相容的聚合物，其共混物為兩相體系。（3）不相容聚合物的共混物也有兩個(gè)Tg峰，且兩個(gè)Tg峰的位置與每一種聚合物自身的Tg峰是基本相同的。第9頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五二、相容性、互溶性與溶混性1、互容性

——亦可稱為溶解性。具有互溶性的共混物，指達(dá)到了分子程度的混合的共混物。在聚合物共混物中，分子程度的混合時(shí)難以實(shí)現(xiàn)的。這概念未得到普遍接受。2、具有溶混性的共混物，指可形成均相體系的共混物。判據(jù)為具有單一的Tg。溶混性的概念相當(dāng)于簽署相容性概念中的完全相容。3、相容性可涵蓋溶混性的概念，包含了完全相容、部分相容等情況。第10頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五衡量聚合物相容性的三種定義

（1）熱力學(xué)角度：指聚合物之間的相互溶解性，也就是兩種聚合物形成均相體系的能力。（2）相結(jié)構(gòu)的大?。簝煞N聚合物混合時(shí)沒有相分離的明顯跡象；（3）共混物的性能：聚合物的共混物具有所希望的物理性質(zhì)。第11頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五聚合物共混物相容性概念

所謂聚合物之間的相容性（Miscibility），從熱力學(xué)角度而言，是指在任何比例混合時(shí)，都能形成分子分散的、熱力學(xué)穩(wěn)定的均相體系，即在平衡態(tài)下聚合物大分子達(dá)到分子水平或鏈段水平的均勻分散。

機(jī)械相容性（Compatibility），是指能得到具有良好物理、機(jī)械性能的共混材料時(shí)聚合物共混物之間的相容性。這時(shí)，共混時(shí)聚合物各組分間存在一定的相界面親合力、且分散較為均勻，分散相粒子尺寸不太大。

第12頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五完全相容、部分相容與不相容第13頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五第14頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五全互溶情形

常壓下，若在確定的溫度，兩相物質(zhì)以任意配比混和都能互溶為均一相體系，稱為全互溶。其混合Gibbs自由能變化曲線如圖所示。此時(shí)除滿足必要條件△Gm＜0外，還需滿足充分條件(即極小值條件)：

此時(shí)若要發(fā)生相分離，必使其自由能增高，這種過程不能自發(fā)地進(jìn)行。由圖可見，任何活化因素引起的相分離都能在能量自動(dòng)下降的過程中，重新趨于一相。第15頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五部分互溶情形

若在某一溫度T0下（T0＜臨界溫度Tc

，兩相體系在某一組分比范圍內(nèi)互溶為均一體系，而在另一組分比范圍內(nèi)分離為兩個(gè)相，稱其為部分互溶。圖中有一極大值點(diǎn)，兩個(gè)極小值點(diǎn)Q’和Q”。Q稱為雙節(jié)點(diǎn)（binode)。在極大值與極小值之間，存在著兩個(gè)拐點(diǎn)S’和S”，稱為旋節(jié)點(diǎn)(spinode)。

S’和S”之間，有＜0，不穩(wěn)定，容易分解為Q’和Q”

平衡共存的相，發(fā)生相分離，稱為非穩(wěn)態(tài)均相混合物的相分離。

Q和S之間，滿足極小值條件

兩相能夠互溶，但是體系處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，受到外部活化因素的影響，能夠分離成Q’和Q”的兩個(gè)相，稱為亞穩(wěn)態(tài)均相混合物的相分離。第16頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五第17頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五第18頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

由于聚合物之間的混合熵很小，所以僅當(dāng)聚合物之間存在很強(qiáng)的相互作用或者組分自身鏈段之間的斥力大于組分之間鏈段的斥力時(shí)，才可能完全相容。真正在熱力學(xué)上完全相容的聚合物對(duì)并不多，大多數(shù)聚合物之間在熱力學(xué)上不相容或只有部分相容性。1972年，Krauser公布了342對(duì)聚合物，其中只有33對(duì)完全相容，46對(duì)部分相容，其余都是不相容的。第19頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

研究?jī)上喔叻肿庸不鞎r(shí)，考慮兩相體系混合后的分散狀態(tài)和形態(tài)學(xué)特征是十分重要的。雖然熱力學(xué)相容性指示了在一定溫度、壓力下，相轉(zhuǎn)變發(fā)生的內(nèi)在可能性，但是，由于大分子材料的特殊結(jié)構(gòu)特征及高粘度、高彈性，兩相高分子要達(dá)到完全熱力學(xué)共溶往往需要一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間過程。在研究中引入時(shí)間尺度，這是動(dòng)力學(xué)問題。需要指出，由于高分子材料的特殊性，動(dòng)力學(xué)問題的研究在高分子體系研究中往往非常重要。第20頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五影響聚合物共混物相容性的因素

1、溶解度參數(shù)

高分子共混的過程實(shí)際上是分子鏈間相互擴(kuò)散的過程，受到分子鏈間作用力的制約。內(nèi)聚能密度△E/V（簡(jiǎn)稱CED）是分子鏈間作用力大小的量度。但由于高分子不能氣化而無法直接測(cè)定其CED，因而常用溶度參數(shù)（CED的開方值）來表征分子鏈間作用力的大小。

第21頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

高分子間的越接近，其相容性越好。例如，PVC／NBR體系中PVC的為9.4—9.7，在一定AN范圍內(nèi)NBR的為9.3—9.5，二者的相近，相容性較好。PVC與乙烯一醋酸乙烯共聚物（EVA）、PS與聚2，6—二甲基—1，4-苯撐氧（PPO）皆因相近而相容。

PS與聚丁二烯（PB）的相差較大（＞0.7），相容性較差。PVC與PB的＞1，為不相容體系。

第22頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

但是，聚乙烯（PE）與異丁橡膠（IIR）的相近卻不相容。例如，高密度聚乙烯（HDPE）與IIR熔融共混時(shí)其與組成的曲線具有負(fù)偏差（NDB），會(huì)出現(xiàn)極限相容性和相分離。二者的熔體已經(jīng)分相。類似的還有：PB與天然橡膠（NR）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）與聚甲基丙烯酸乙酯（PEMA）、PMMA與聚醋酸乙烯（PVAC）等。由此可見，對(duì)于非晶態(tài)高分子共混物可用較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)其相容性，而含有結(jié)晶高分子時(shí)就有偏差。第23頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五2、共聚物的組成

對(duì)于均聚物／共聚物體系，相容性與共聚物的組成有關(guān)。NBR的與AN含量有關(guān)。研究表明，AN含量20一40%時(shí)NBR／PVC的相容性不斷增加。由電鏡和Tg表明，NBR-18和NBR-26與PVC只是有限相容，兩相界面模糊，NBR一40與PVC溶液共混時(shí)才是均相，只有一個(gè)Tg。在PVC／EVA中相容性隨醋酸乙烯（VAC）含量的增加而增加，VAC含量為65-70%時(shí)共混物為單相，45%時(shí)為兩相。苯乙烯（St）與AN的無規(guī)共聚物（SAN）與PMMA共混時(shí)，AN含量在9—27%范圍內(nèi)時(shí)，電鏡和力學(xué)性能表明二者相容。

分子內(nèi)相互作用，與分子間相互作用一樣，是影響共混物相容性的重要因素。第24頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

3、極性

高分子的極性愈相近，其相容性愈好。極性越大，分子間作用力越大。由光譜和量熱分析表明，分子間作用力是高分子相容的重要因素。因此，極性高分子共混時(shí)相容性一般較好，如在一定AN含量范圍內(nèi)PVC／NBR，PVC與聚—己內(nèi)酯（PCL），在一定VAC含量范圍內(nèi)PVC／EVA等；非（弱）極性高分子共混時(shí)相容性一般較差，如PB／IIR，PE／PP，EPR／PP，PS／PB，PS／PP等；

但是，也有例外，極性高分子共混時(shí)也會(huì)不相容，如PVC／CR，PVC／CPE；非（弱）極性高分子共混時(shí)也會(huì)相容，如PS／PPO。第25頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

熔融共混物，與乳狀液相似，其穩(wěn)定性及分散度由界面兩相的表面張力決定。對(duì)于高分子，當(dāng)兩相的接觸角為零時(shí)，其界面張力可用下式表示：4、表面張力

共混組分的愈接近（愈?。﹥上嚅g的浸潤(rùn)、接觸和擴(kuò)散愈好，界面結(jié)合愈好。完全相容或不相容體系的性能都不理想，最理想的是兩相不相容但界面結(jié)合很好的多相體系，其性能顯著超過單一組分的性能，而不是簡(jiǎn)單的平均值。第26頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

5、結(jié)晶能力

所謂結(jié)晶能力是指可否結(jié)晶、結(jié)晶難易和最大結(jié)晶程度。高分子結(jié)晶能力愈大，分子間的內(nèi)聚力愈大。因此，共混組分的結(jié)晶能力愈相近，其相容性愈好。凡能使分子鏈間緊密而又規(guī)整排列的因素（包括構(gòu)型和構(gòu)象因素）皆有利于高分子結(jié)晶。

在非晶態(tài)高分子共混時(shí)常有理想的混合行為，如PVC／NBR、PVC／EVA等；在晶態(tài)／非晶態(tài)（或晶態(tài)）高分子共混時(shí)，只有出現(xiàn)混晶對(duì)才相容，如PVC／PCL，聚偏氟乙烯（PVF2）與PMMA，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），PA／PE，EPR／PE等。第27頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

6、粘度

由于高分子的粘度很大，具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，因而共混物的相行為極為緩慢。在NR／IR中，二者的結(jié)構(gòu)相同，但出于粘度相差懸殊而不相容?？梢?，粘度對(duì)相容性的影響較大。

高分子的粘度愈相近，其相容性愈好。例如，在NR／BR中，出現(xiàn)最小微相結(jié)構(gòu)對(duì)二者的分子量正好相當(dāng)；在NR／SBR中，兩組分的門尼粘度愈接近時(shí)其微相結(jié)構(gòu)愈小。第28頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

7、分子量

減小分子量，可增大值即增加相容性。分子量增加，體系粘度增大，也不利于相容的動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行。例如，減小PS分子量，可增加它在IR中的溶解度；酚醛樹脂在硫化膠中的溶解也是如此。

對(duì)于均聚物（如PS、PB、IR）與相應(yīng)接枝共聚物(PS—g—PB)或嵌段共聚物（PS-b—IR）間的相容性，取決于均聚物和共聚物中相應(yīng)嵌段的分子量大??；均聚物分子量較小時(shí)相容，否則不相容。

第29頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

聚合物共混物相容性的判據(jù)和測(cè)定方法

1.目測(cè)法（濁度法）

穩(wěn)定的均相混合物是透明的，而不穩(wěn)定的非均相混合物，除非它各組分的折射率相同，否則都是混濁。一種穩(wěn)定的均相混合物，通過改變它的溫度、壓力或組成，都能實(shí)現(xiàn)由透明到混濁的轉(zhuǎn)變。濁點(diǎn)相當(dāng)于這一轉(zhuǎn)變點(diǎn)，也就是相分離開始點(diǎn)。

對(duì)于聚合物混合物，通常采用由充分混合的共混物質(zhì)的制得薄膜來測(cè)定濁點(diǎn)曲線。可通過顯微鏡照明燈相對(duì)于入射光作前后小角散射來觀察薄膜。

利用試樣光學(xué)透明性的變化作為相轉(zhuǎn)變的證據(jù)。

第30頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五各種分子量聚異丁烯—聚苯乙烯混合物的濁點(diǎn)（C.P.）曲線第31頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五該方法觀測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)尺寸在1—104微米。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)過程較為簡(jiǎn)單。但在機(jī)理上也存在著一定的缺陷，如果出現(xiàn)以下情況，即使共混物中各相分離，其試樣也是光學(xué)透明的：（1）共混物中各相的折光指數(shù)相近；（2）共混物中各相的粒子尺寸遠(yuǎn)小于可見光的波長(zhǎng)；（3）試樣太??；（4）共混物的分散相的含量太小。同時(shí)，人的視覺差異等因素也會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。

第32頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五2、玻璃化轉(zhuǎn)變法

玻璃化轉(zhuǎn)變法測(cè)定聚合物—聚合物的相容性，主要是基于如下的原則：聚合物共混物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與兩種聚合物分子級(jí)的混合程度有直接關(guān)系。若兩種聚合物組分相容，共混物為均相體系，就只有一個(gè)玻璃化溫度，此玻璃化溫度決定于兩組分的玻璃化溫度和體積分?jǐn)?shù)。若兩組分完全不相容，形成界面明顯的兩相結(jié)構(gòu)，就有兩個(gè)玻璃化溫度，分別等于兩組分的玻璃化溫度。部分相容的體系介于上述兩種極限情況之間。第33頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

用玻璃化溫度來評(píng)定共混體系的相容性是一個(gè)常用的比較成熟的方法，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）兩聚合物組分的玻璃化溫度相差不到20℃，則各種測(cè)定玻璃化溫度的方法的分辨本領(lǐng)都很差。例如，DSC檢測(cè)玻璃化溫度差小于30℃的體系就包含了很大的不確定性。（2）若兩組分濃度相差太大，以上測(cè)試方法對(duì)檢測(cè)微量組分的靈敏度較差。例如，用DSC法測(cè)試時(shí)，試樣量少，信噪比較低，若組分濃度差大，則檢測(cè)不出少組分的玻璃化溫度。

第34頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五3、紅外光譜法

紅外光譜法研究聚合物相容性的原理是，對(duì)于相容的聚合物共混體系，由于異種聚合物分子之間有強(qiáng)的相互作用，其所產(chǎn)生的光譜相對(duì)于兩聚合物組分的光譜譜帶產(chǎn)生較大的偏離(譜帶頻率移動(dòng)及峰形的不對(duì)稱加寬等)，由此而表征相容性的大小。對(duì)于完全不相容的共混聚合物體系，表征兩聚合物組分的特征吸收譜帶能夠很好地重現(xiàn)而未發(fā)生變化。然而，聚合物之間相容性難以用譜帶偏離程度進(jìn)行定量表征，這是紅外光譜法的不足之處。第35頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五PVC／E—VA—C0共混物，E—VA—C0是乙烯、醋酸乙烯與一氧化碳的三元共聚物，分子結(jié)構(gòu)中含有酯羰基和酮羰基，當(dāng)與PVC共混后，利用FTIR考察發(fā)現(xiàn)在共混物的FTIR譜圖中，酯羰基和酮羰基的譜帶位置均發(fā)生了明顯位移，據(jù)此可知，兩聚合物分子之間有強(qiáng)相互作用，呈現(xiàn)較好的相容性。此一結(jié)論經(jīng)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、熱性能、介電性能的測(cè)定得到了證實(shí)。第36頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

4.光學(xué)顯微鏡法

光學(xué)顯微鏡可以直接觀察大塊試樣，但分辨率受光波衍射的限制，僅能提供微米數(shù)量級(jí)的形貌細(xì)節(jié)。透射光顯微鏡：可觀察不透明的，有色的試樣，要求試樣制得很薄。但對(duì)于透明物，由于反差太低，觀察不清。反射光顯微鏡：試樣不透明，比較厚，可以觀察表面結(jié)構(gòu)。暗場(chǎng)顯微鏡（或超顯微鏡）：利用粒子對(duì)光的散射來推斷兩相結(jié)構(gòu)。高強(qiáng)度的光垂直于光軸可以觀察到遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于顯微分辨能力的散射光的粒子。但一般不常用于聚合物－聚合物體系的研究。第37頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

偏光顯微鏡：偏振光可以提高晶形聚合物的反差，研究結(jié)晶和定向聚合物體系時(shí)很有用。相差顯微鏡：使光的直射振動(dòng)對(duì)衍射振動(dòng)周相移動(dòng)，將物體內(nèi)微小的周相差變?yōu)橄嗟牧炼炔睿蚨雇该魑锏目梢姸却鬄楦纳?。采用此法，可以使玻璃膠體中微小的不均勻性（折射率的變化）暴露無遺。可用來檢查透明的高聚物。干涉顯微鏡：利用光干涉的原理，光強(qiáng)度的改變與光程的改變相對(duì)應(yīng)，提高透明物體的可見度。第38頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

測(cè)試中，應(yīng)用光學(xué)顯微鏡觀察試樣的微觀形態(tài)和兩相界面及結(jié)構(gòu)隨溫度及組分含量等因素的變化情況，以便得出剪切流動(dòng)對(duì)相行為的影響。在得到的光學(xué)顯微鏡照片中，可以通過觀察兩相界面的模糊程度來判斷共混物是否為均相，相容的程度如何；也可以通過觀察分散相的顆粒大小、形狀及與連續(xù)相的互包情況等得到不同溫度下相分離的信息。測(cè)試原理第39頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五常用的操作方法有三種：（1）溶劑法：把一小顆粒聚合物置于兩玻片之間，加入適當(dāng)?shù)娜軇┦蛊淙苊?，在相差顯微鏡或干涉顯微鏡中觀察其形態(tài)結(jié)構(gòu)或進(jìn)行照相。其原理是根據(jù)共混物中兩種聚合物組分折光率的不同，從顯微鏡中觀察到光強(qiáng)度的差別。圖像中明暗不同的部位顯示了分散相的形態(tài)和相區(qū)的大小。為了提高分辨效果可用適當(dāng)?shù)娜玖鲜蛊渲幸唤M染上顏色。例如研究HIPS的形態(tài)結(jié)構(gòu)時(shí)可用偶氮染料把橡膠顆粒染成紅色，然后再觀察其形態(tài)結(jié)構(gòu)。

第40頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

（2）切片法：用超薄切片機(jī)將試樣切成1～5μm厚的薄片，用透射光顯微鏡或干涉顯微鏡進(jìn)行觀察。但在切片過程中容易產(chǎn)生扭變，通常切片總有些卷曲。（3）浸蝕法：用適當(dāng)?shù)奈g鏤劑浸蝕試樣中的某一組分，再用反射的方法觀察浸蝕后試樣的表面。試樣表面的制備可以用多種方式，如模塑薄膜、低溫?cái)嗔岩约坝脪伖夥ɑ蚰テ椒ㄒ灾频闷交脑嚇颖砻妗?/p>

第41頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五缺點(diǎn)：從光學(xué)顯微鏡法（形態(tài)法）的實(shí)驗(yàn)過程來看，各個(gè)環(huán)節(jié)的干擾因素較多，觀察到的微觀結(jié)構(gòu)尺寸較大，觀察到的形態(tài)變化不連續(xù)，這些都限制了本方法的更深入的應(yīng)用。

優(yōu)點(diǎn)：光學(xué)顯微鏡法（形態(tài)法）一直就應(yīng)用于共混物的相行為研究中，主要原因是該方法直觀性好、簡(jiǎn)單易行。

第42頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五第43頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五第44頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五

4.電子顯微鏡法

電子顯微鏡主要指透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）。它們是利用電子束射線與物質(zhì)的相互作用來對(duì)物質(zhì)的組成和表面形貌進(jìn)行觀察。電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)與所用波長(zhǎng)成反比。波長(zhǎng)愈短，分辨本領(lǐng)愈高。一百萬電子伏特的電子波長(zhǎng)約1.0－13m，比可見光小～1.06倍，這樣的電子顯微鏡能直接得到零點(diǎn)幾個(gè)nm的分辨本領(lǐng)。第45頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五（1）透射電子顯微鏡（TEM）

是利用透過試樣的電子成像的。由于電子射線的穿透能力很弱，要求試樣的厚度。這可由超薄切片和冷凍切片來實(shí)現(xiàn)。制備聚合物共混物超薄片試樣的主要方法有復(fù)制法和超薄切片法。第46頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五RuO4染色的PBT－PPO樹脂共混物超薄切片TEM像第47頁，共57頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)57分，星期五（2）掃描電子顯微法（SEM）

是用細(xì)聚焦電子束在試樣上逐點(diǎn)掃描，激發(fā)產(chǎn)生能夠反映試樣表面某種特征的物理信息來調(diào)制成象的。掃描電鏡可以直接觀察大塊試樣具有介于光學(xué)顯微鏡和透射電子顯微鏡之間的性能。其在許多方面已經(jīng)取代復(fù)制法而成為考察聚合物表面的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法。此法制樣不需要切片。先將試樣表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，如磨平、拋光等，試樣用真空法涂上一?0nm的金或其他適用的金屬薄層，以防止在電子束中帶電