電鏡在高分子材料研究中的應(yīng)用

電鏡在高分子材料研究中的應(yīng)用

為深入理解聚吡咯材料的組織結(jié)構(gòu)特征，更好地利用聚吡咯材料的形狀和結(jié)構(gòu)，必須研究聚吡咯材料的形式和結(jié)構(gòu)。電子顯微鏡的出現(xiàn)和不斷完善,尤其是近年來電子顯微分析技術(shù)的迅速發(fā)展,給高分子材料科學(xué)及其工程技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展提供了強(qiáng)有力的分析手段。電子顯微鏡是在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中給出信息多、分辨本領(lǐng)高的大型分析儀器。本文將著重討論透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、掃描隧道電鏡(STM)在高分子材料研究中的應(yīng)用。1橡膠工業(yè)1.1共混體系的發(fā)現(xiàn)Sabet等用SEM觀察用不同數(shù)量的酚類樹脂固化EPDM/PP(60:4O)時(shí),共混物相結(jié)構(gòu)的變化。發(fā)現(xiàn)交聯(lián)前,共混體系為“海一島”結(jié)構(gòu);部分交聯(lián)時(shí),體系中出現(xiàn)共連續(xù)相;完全交聯(lián)時(shí),又變成“海一島”結(jié)構(gòu)。葉林忠等用TEM研究了TPU/LDPE/SBS共混材料的結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,該共混體系可以形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在共混比為10/3/100時(shí),乙炔炭黑用量為22質(zhì)量份可以制得綜合性能優(yōu)良的抗靜電塑性橡膠材料。1.2聚點(diǎn)群分布的特征李影兵等研究白炭黑在橡膠中的分散形態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn);白炭黑在橡膠中以孤立點(diǎn)分布、密聚點(diǎn)群分布、松聚點(diǎn)群分布這3種形式存在,用TEM研究結(jié)果表明,白炭黑以六元環(huán)式聚集為特征,其聚體尺寸小于炭黑,因此膠料的內(nèi)摩擦小、生熱值低。Donnet等用STM觀察N234炭黑時(shí)發(fā)現(xiàn):低放大倍數(shù)時(shí),凝聚粒子表面是不光滑的,增加放大倍數(shù)能看見凝聚在表面上的鱗片狀結(jié)構(gòu)。1.3不同老化時(shí)間的橡膠微觀組織結(jié)構(gòu)劉衛(wèi)東等采用SEM研究NR/BR硫化膠熱氧老化前后拉伸斷面的表面形態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn):試樣老化前為韌性斷裂,隨熱氧老化時(shí)間的延長,破壞面上纖維層變薄,粗糙度下降,表現(xiàn)出向脆性斷裂轉(zhuǎn)化的性質(zhì)。倪玉山等用TEM及SEM觀察了橡膠中微觀組織結(jié)構(gòu),研究輪胎中橡膠在疲勞情況下的斷口形貌,分析了其微觀破壞機(jī)理,說明材料微觀損傷斷裂的力學(xué)和物理過程。Mathew等采用SEM研究了硫化體系、炭黑、抗氧劑及溫度對NR硫化膠疲勞斷裂的影響。2塑料中高分子鏈的結(jié)構(gòu)塑料具有優(yōu)良的綜合性能,一種塑料材料可以同時(shí)滿足多種不同的性能,這主要是由于塑料中大分子鏈的結(jié)構(gòu)所決定的。而且?guī)缀跛兴芰系男阅芏伎赏ㄟ^改性方法得到改善,因此被廣泛應(yīng)用于日常生活中。2.1界面粘結(jié)性能填充塑料中界面區(qū)的存在是導(dǎo)致復(fù)合材料具有特殊復(fù)合效應(yīng)的重要原因之一。通過界面區(qū)使塑料與樹脂結(jié)合成一個(gè)整體,并通過它傳遞應(yīng)力。界面的存在有阻止裂紋擴(kuò)展和減緩應(yīng)力集中的作用,即起到松弛作用,因此界面粘結(jié)性能的強(qiáng)弱直接影響復(fù)合材料的性能。沈惠玲等分別將MPP1、MPP2及鋁酸酯偶聯(lián)劑加入到PP/CaSO4晶須的復(fù)合體系中,并用SEM對不同復(fù)合體系的界面形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察和研究,結(jié)果顯示含有MPP1的復(fù)合體系能促進(jìn)晶須的分散,使兩相界面結(jié)合能力提高,拉伸強(qiáng)度此時(shí)有一最佳值。2.2復(fù)合材料的制備高分子聚合物的斷裂一般分為脆性斷裂和韌性斷裂。脆性斷裂的斷面較光滑而韌性斷裂的斷面較粗糙,聚合物的增韌就是把聚合物的斷裂方式由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂,使聚合物在受到拉伸時(shí)有較高的斷裂伸長率,在受到?jīng)_擊時(shí)不易破壞。張會(huì)軒等用SEM研究了低膠ABS樹脂與PVC樹脂共混制得PVC的增韌機(jī)理,發(fā)現(xiàn)沖擊斷面周圍應(yīng)力發(fā)白區(qū)域內(nèi)發(fā)生了空洞化,由此提出PVC的增韌機(jī)理是橡膠粒子的空洞化引發(fā)塑料基體的剪切屈服。這種增韌機(jī)理可能具有一定的普遍性,適用于大多數(shù)塑料品種的增韌。金善科等采用彈性體(Delene1175G)和無堿玻璃纖維(GF)對聚丙烯(PP)進(jìn)行了復(fù)合改性研究,并用SEM進(jìn)行了組織結(jié)構(gòu)觀察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:彈性體和經(jīng)偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維可大幅提高PP復(fù)合體系的機(jī)械性能;不用偶聯(lián)劑處理的GF增強(qiáng)作用甚微。3絲織品的老化度主要受內(nèi)部分共混纖維的性能同其形態(tài)結(jié)構(gòu)密不可分。用SEM可以直接觀察共混纖維試樣的形態(tài)結(jié)構(gòu),得出共混纖維相形態(tài)隨共混組分體積組成比變化的規(guī)律,而且可以區(qū)分相轉(zhuǎn)變過程中不同階段形態(tài)的差別。張曉梅利用SEM對絲織品老化原因及程度進(jìn)行分析研究,認(rèn)為可根據(jù)裂隙、斷口的多少來確定絲織品相對老化程度。張旺璽等采用日本聚丙烯腈原絲及國產(chǎn)聚丙烯腈原絲,通過SEM及其它常規(guī)分析,找出日本原絲與國產(chǎn)原絲在強(qiáng)伸度、元素含量及其表面形貌等結(jié)構(gòu)與性能的差別,從而為深入了解其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系和進(jìn)一步提高我國原絲的質(zhì)量提供了依據(jù)。4tm的電子顯微鏡測試楊春莉等研究了一種用乳液聚合制備有機(jī)硅改性丙烯酸樹脂的合成方法,確定了合成工藝,同時(shí)分析了影響聚合反應(yīng)的主要因素。采用TEM研究了乳膠粒子的形態(tài)及粒徑的大小。結(jié)果表明,合成的共聚物為核殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒子,此核殼聚合物形成的涂膜具有較好的耐堿性、耐水性和卓越的貯存穩(wěn)定