電鏡在高分子材料研究中的應用

為深入理解聚吡咯材料的組織結構特征，更好地利用聚吡咯材料的形狀和結構，必須研究聚吡咯材料的形式和結構。電子顯微鏡的出現和不斷完善,尤其是近年來電子顯微分析技術的迅速發展,給高分子材料科學及其工程技術突飛猛進地發展提供了強有力的分析手段。電子顯微鏡是在物質結構研究中給出信息多、分辨本領高的大型分析儀器。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用。1橡膠工業1.1共混體系的發現Sabet等用SEM觀察用不同數量的酚類樹脂固化EPDM/PP(60:4O)時,共混物相結構的變化。發現交聯前,共混體系為“海一島”結構;部分交聯時,體系中出現共連續相;完全交聯時,又變成“海一島”結構。葉林忠等用TEM研究了TPU/LDPE/SBS共混材料的結構,結果表明,該共混體系可以形成互穿網絡結構,在共混比為10/3/100時,乙炔炭黑用量為22質量份可以制得綜合性能優良的抗靜電塑性橡膠材料。1.2聚點群分布的特征李影兵等研究白炭黑在橡膠中的分散形態時發現;白炭黑在橡膠中以孤立點分布、密聚點群分布、松聚點群分布這3種形式存在,用TEM研究結果表明,白炭黑以六元環式聚集為特征,其聚體尺寸小于炭黑,因此膠料的內摩擦小、生熱值低。Donnet等用STM觀察N234炭黑時發現:低放大倍數時,凝聚粒子表面是不光滑的,增加放大倍數能看見凝聚在表面上的鱗片狀結構。1.3不同老化時間的橡膠微觀組織結構劉衛東等采用SEM研究NR/BR硫化膠熱氧老化前后拉伸斷面的表面形態時發現:試樣老化前為韌性斷裂,隨熱氧老化時間的延長,破壞面上纖維層變薄,粗糙度下降,表現出向脆性斷裂轉化的性質。倪玉山等用TEM及SEM觀察了橡膠中微觀組織結構,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理,說明材料微觀損傷斷裂的力學和物理過程。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構塑料具有優良的綜合性能,一種塑料材料可以同時滿足多種不同的性能,這主要是由于塑料中大分子鏈的結構所決定的。而且幾乎所有塑料的性能都可通過改性方法得到改善,因此被廣泛應用于日常生活中。2.1界面粘結性能填充塑料中界面區的存在是導致復合材料具有特殊復合效應的重要原因之一。通過界面區使塑料與樹脂結合成一個整體,并通過它傳遞應力。界面的存在有阻止裂紋擴展和減緩應力集中的作用,即起到松弛作用,因此界面粘結性能的強弱直接影響復合材料的性能。沈惠玲等分別將MPP1、MPP2及鋁酸酯偶聯劑加入到PP/CaSO4晶須的復合體系中,并用SEM對不同復合體系的界面形態和微觀結構進行了觀察和研究,結果顯示含有MPP1的復合體系能促進晶須的分散,使兩相界面結合能力提高,拉伸強度此時有一最佳值。2.2復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變為韌性斷裂,使聚合物在受到拉伸時有較高的斷裂伸長率,在受到沖擊時不易破壞。張會軒等用SEM研究了低膠ABS樹脂與PVC樹脂共混制得PVC的增韌機理,發現沖擊斷面周圍應力發白區域內發生了空洞化,由此提出PVC的增韌機理是橡膠粒子的空洞化引發塑料基體的剪切屈服。這種增韌機理可能具有一定的普遍性,適用于大多數塑料品種的增韌。金善科等采用彈性體(Delene1175G)和無堿玻璃纖維(GF)對聚丙烯(PP)進行了復合改性研究,并用SEM進行了組織結構觀察。實驗結果表明:彈性體和經偶聯劑處理的無堿玻璃纖維可大幅提高PP復合體系的機械性能;不用偶聯劑處理的GF增強作用甚微。3絲織品的老化度主要受內部分共混纖維的性能同其形態結構密不可分。用SEM可以直接觀察共混纖維試樣的形態結構,得出共混纖維相形態隨共混組分體積組成比變化的規律,而且可以區分相轉變過程中不同階段形態的差別。張曉梅利用SEM對絲織品老化原因及程度進行分析研究,認為可根據裂隙、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聚丙烯腈原絲,通過SEM及其它常規分析,找出日本原絲與國產原絲在強伸度、元素含量及其表面形貌等結構與性能的差別,從而為深入了解其結構與性能的關系和進一步提高我國原絲的質量提供了依據。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硅改性丙烯酸樹脂的合成方法,確定了合成工藝,同時分析了影響聚合反應的主要因素。采用TEM研究了乳膠粒子的形態及粒徑的大小。結果表明,合成的共聚物為核殼結構的乳膠粒子,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定