偏光顯微分析技術(shù)借助顯微鏡對聚合物結(jié)構(gòu)與性能得關(guān)系進(jìn)行研究。光學(xué)顯微鏡:微米級電子顯微鏡:納米級微觀介觀原子力顯微鏡:納米級微觀聚合物得多層次結(jié)構(gòu)PMSPMTEMSEM

主要內(nèi)容偏光顯微鏡(PM)透射電子顯微鏡(TEM)掃描電子顯微鏡(SEM)第一節(jié)偏光顯微鏡

光學(xué)顯微鏡可用于研究透明與不透明材料得形態(tài)結(jié)構(gòu),雖然近代測試技術(shù),特別就是電子顯微鏡得問世,提供了強(qiáng)有力得形態(tài)觀測手段,但作為直觀、簡單方便、價(jià)格相對低廉得實(shí)驗(yàn)室儀器,其有著其她儀器不可替代得優(yōu)勢,在高分子材料科學(xué)得研究中應(yīng)用十分廣泛。一、光學(xué)顯微鏡概述人眼能觀察到得最小物體: 0、2mm光學(xué)顯微鏡得極限分辨率: 0、2um光學(xué)顯微鏡得最大放大倍數(shù) 1000該尺寸范圍內(nèi)得高分子材料結(jié)構(gòu):高分子得結(jié)晶形態(tài);取向態(tài);共混或嵌段、接枝共聚物得區(qū)域結(jié)構(gòu);復(fù)合材料得多相結(jié)構(gòu)以及高分子液晶態(tài)得織構(gòu)等。二、光學(xué)顯微鏡得結(jié)構(gòu)與原理1、光學(xué)顯微鏡普通生物顯微鏡由3部分構(gòu)成:①照明系統(tǒng):包括光源和聚光器。②光學(xué)放大系統(tǒng):由物鏡和目鏡組成,就是顯微鏡得主體。③機(jī)械裝置:用于固定材料和觀察方便,包括鏡臺(載物臺)、調(diào)節(jié)器和、物鏡轉(zhuǎn)換器(旋轉(zhuǎn)器)等。光學(xué)顯微鏡得放大倍數(shù)(M)M=M1×M2M1物鏡得放大倍數(shù);M2目鏡得放大倍數(shù)。三、特殊得光學(xué)顯微鏡得分類偏光顯微鏡熒光顯微鏡干涉顯微鏡相差顯微鏡金相顯微鏡11大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流四、偏光顯微鏡將普通光改變?yōu)槠窆膺M(jìn)行鏡檢,以鑒別某一物質(zhì)具有單折射性(各向同性)或雙折射性(各向異性)偏光顯微鏡可觀察到微米(um)及以上尺寸得晶體;分辨率可達(dá)0、04微米其主要實(shí)驗(yàn)依據(jù)為晶體雙折射效應(yīng)和偏振光特性。雙折射(doublerefraction):光束入射到各向異性得晶體上時(shí),入射光分解為兩束光而沿不同方向折射得現(xiàn)象。她們?yōu)檎駝臃较蚧ハ啻怪钡镁€偏振光。偏振光得產(chǎn)生原理:偏振片中存在著某種特征性得方向叫做偏振化方向;偏振片只允許∥偏振化方向得振動光通過,同時(shí)吸收該方向振動得光;所以,自然光經(jīng)過偏振片后成為具有一定振動方向得偏振光。凡裝有兩個(gè)偏光鏡,且其振動方向相互垂直得顯微鏡就叫做正交偏光顯微鏡。偏振光就是如何產(chǎn)生得？—偏振片偏振光經(jīng)過旋轉(zhuǎn)得檢偏器后光強(qiáng)發(fā)生變化.起偏器檢偏器自然光線偏振光....偏振光經(jīng)過旋轉(zhuǎn)得檢偏器后光強(qiáng)發(fā)生變化、起偏器檢偏器自然光線偏振光、、、、偏振光經(jīng)過旋轉(zhuǎn)得檢偏器后光強(qiáng)發(fā)生變化、起偏器檢偏器自然光線偏振光....偏振光經(jīng)過旋轉(zhuǎn)得檢偏器后光強(qiáng)發(fā)生變化、起偏器檢偏器自然光線偏振光....正交偏光顯微鏡得三種工作狀態(tài)1、當(dāng)載物臺上無樣品時(shí),目鏡視域完全黑暗;2、當(dāng)載物臺上樣品為各向同性時(shí),由于各向同性物體只有一個(gè)折射率,即不發(fā)生雙折射,也不改變?nèi)肷淦窆獾谜駝臃较?同1,視野黑暗;3當(dāng)放置晶體樣品時(shí)由于晶體得光學(xué)各向異性(立方晶除外),光波入射后發(fā)生雙折射現(xiàn)象,產(chǎn)生與晶體光軸∥和⊥得兩種偏光K1和K2。設(shè)K1、K2得振動方向與P2得振動方向AA斜交(見左圖),故K1、K2進(jìn)入P2時(shí)再度發(fā)生分解,形成與P2相互得四種偏光。其中⊥P2得偏光不能透過,而∥P2得光可全透過,并相互干涉到目鏡。P1P2球晶就是一種多晶,其最基本結(jié)構(gòu)單元就是折疊鏈晶片。這些晶片中得大分子沿與球晶半徑相切得方向擇優(yōu)排列,如圖所示。●球晶得Maltase黑十字當(dāng)一束偏振光通過球晶時(shí),即在平行于分子鏈和垂直于分子鏈得方向上有不同得折光率發(fā)生雙折射,分成兩束相互垂直得偏振光,即這兩束光分別平行和垂直于球晶半徑得方向。由于兩方向得折射率不同,兩束光通過樣品得速度就是不等得,必然產(chǎn)生一定得相位差而發(fā)生干涉現(xiàn)象。通過球晶得部分光可以通過與起偏鏡處于正交位置得檢偏鏡,另一部分區(qū)域得光線不能通過,最后形成亮暗區(qū)域,呈現(xiàn)出球晶特有得黑十字消光圖案。偏光顯微鏡得組成偏光顯微鏡必須具備以下附件:起偏鏡,檢偏鏡,補(bǔ)償器或相位片,專用無應(yīng)力物鏡,旋轉(zhuǎn)載物臺。

九、制樣技術(shù)熱壓制膜:將熱塑性聚合物放在載玻片上,蓋上一塊蓋玻片,置于熱臺上加熱熔融,然后施加壓力使熔體展開成膜,再冷卻至室溫。溶液澆鑄制膜:用適當(dāng)溶劑將試樣溶解,將干凈得玻片插入溶液后迅速取出,或滴數(shù)滴溶液與玻片上,干燥后即得薄膜。切片:使用切片機(jī)。打磨:較硬得高分子可用金剛砂打磨,軟得可用Al2O3或Fe2O3打磨。十、偏光顯微鏡在高分子研究中得應(yīng)用1、觀察聚合物單晶

1953年,Schlesinger、W借助偏光顯微鏡觀察反式聚異戊二烯得苯溶液,冷卻析出得結(jié)晶,發(fā)現(xiàn)其具有單晶得光學(xué)特性,認(rèn)為可能就是單晶,后來通過電子衍射證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)。1957年P(guān)E單晶首次由電鏡觀察到。聚乙烯單晶三維形態(tài)圖、單晶得高度圖,大概為12、3nm

Polyoxymethylene聚甲醛TruncatedlozengeofPE高分子單晶PEOG、Reiter高分子單晶2、觀察聚合物球晶得形態(tài)

球晶就是聚合物最常見得結(jié)晶形態(tài)。當(dāng)結(jié)晶性聚合物從溶液中析出或從熔體冷卻時(shí),在沒有應(yīng)力或流動存在得情況下,一般都生成球晶。如:聚乙烯、未取向前得等規(guī)聚丙烯薄膜及尼龍纖維一般都為球晶。2、觀察聚合物球晶

一般球晶得結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

R、G、Alamo,G、M、Brown,L、Mandelkern,A、Lehtinen,R、PaukkeriPolymer1999,40,3933單個(gè)聚乙烯球晶得偏光顯微鏡照片截頂?shù)镁郾┣蚓Ф鄠€(gè)球晶生長過程中互相碰撞

具消光環(huán)得截頂PE球晶如果由晶片組成得微纖從中心往外生長時(shí)出現(xiàn)周期性扭轉(zhuǎn),則產(chǎn)生零雙折射得環(huán)。聚甲醛針狀伸直鏈晶體

Extended-chaincrystals串晶2、觀察聚合物球晶得成核情況均相成核就是以熔體中得高分子鏈段依靠熱運(yùn)動形成有序排列得鏈?zhǔn)?晶核),由于核就是相繼產(chǎn)生得,有時(shí)間依賴性。其圖象呈雙曲線形。異相成核就是以外來雜質(zhì)、未完全熔融得殘余結(jié)晶聚合物、分散得小顆粒固體或容器得器壁、以及樣品得表面為中心,吸附熔體中得高分子鏈經(jīng)有序排列而形成晶核得,因此她就是瞬間形成得,同時(shí)生長,無時(shí)間依賴性,其圖像呈邊緣筆直得多邊形。

聚丙烯表面成核(正交偏光,51×)以污染物纖維成核得聚丙烯正交偏光照片(281×)

球晶得生長示意圖

3、球晶得生長和結(jié)晶動力學(xué)(2)結(jié)晶動力學(xué)用于結(jié)晶動力學(xué)研究得偏光顯微鏡附有等速升溫和恒溫物臺,試樣熔融后立即進(jìn)行等溫結(jié)晶,在偏光顯微鏡下觀察球晶半徑得變化,球晶半徑對時(shí)間作圖為一