《第二章聚合物之间的相容性..优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章聚合物之间的相容性..优秀PPT.ppt（56页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、其次章其次章其次章其次章 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 聚合物之间的相聚合物之间的相聚合物之间的相聚合物之间的相容性容性容性容性1 1、聚合物共混物（、聚合物共混物（Polymer BlendPolymer Blend）将两种或两种以上的聚合物按适当的比将两种或两种以上的聚合物按适当的比例，经混合制成宏观匀整物质的过程。共混的产例，经混合制成宏观匀整物质的过程。共混的产物称为聚合物共混物。物称为聚合物共混物。聚合物共混物不但使各组分性能互补，还可依据实聚合物共混物不但使各组分性能互补，还可依据实际须要对其进行设计，以期得到性能优异的新材际须要对其进行
2、设计，以期得到性能优异的新材料。料。由于不须要新单体合成、无须新聚合工艺，聚合物由于不须要新单体合成、无须新聚合工艺，聚合物共混物是实现高分子材料高性能化、精细化、功共混物是实现高分子材料高性能化、精细化、功能化和发展新品种的重要途径。能化和发展新品种的重要途径。第一节第一节 基本概念基本概念（一）聚合物共混与高分子合金的概念（一）聚合物共混与高分子合金的概念2 2、高分子合金、高分子合金 指含多种组分的聚合物均相或多指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝相体系，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应具有较共聚物。且高分子合金材料通常应具有较高的力
3、学性能，可做工程塑料，在工业上高的力学性能，可做工程塑料，在工业上干脆称为塑料合金。干脆称为塑料合金。高分子合金的概念不等同于聚合物共混物。高分子合金的概念不等同于聚合物共混物。一、熔融共混一、熔融共混 将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混，是应用极将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混，是应用极为广泛的一种共混方法。为广泛的一种共混方法。工业上熔融共混时接受密炼机、开炼机、挤出机等加工机械进行工业上熔融共混时接受密炼机、开炼机、挤出机等加工机械进行的，是一种机械共混的方法。的，是一种机械共混的方法。工业应用的绝大多数聚合物共混物都是用熔融共混的方法制备的。工业应用的绝大多数聚合物共混物都是用熔
4、融共混的方法制备的。二、溶液共混二、溶液共混 将聚合物组分溶于溶剂后进行共混。将聚合物组分溶于溶剂后进行共混。溶液共混主要应用于基础探讨领域。溶液共混主要应用于基础探讨领域。该方法简便易行、用料量少，制备的样品，其形态和性能与熔融该方法简便易行、用料量少，制备的样品，其形态和性能与熔融共混的样品有较大差异。共混的样品有较大差异。三、乳液共混三、乳液共混 将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。（二）（二）共混改性的主要方法共混改性的主要方法 按共混时物料的状态分为熔融共混、溶液共混按共混时物料的状态分为熔融共混、溶液共混和乳液共混等。和乳液共混等
5、。1 1、均相体系、均相体系2 2、“海海-岛结构岛结构”是一种两相体系，且一相为连续相，一相为分散相。是一种两相体系，且一相为连续相，一相为分散相。3 3、“海海-海结构海结构”是两相体系，两相皆为连续相，相互贯穿。是两相体系，两相皆为连续相，相互贯穿。均相体系共混物的性能往往介于各组分单独存在均相体系共混物的性能往往介于各组分单独存在时的性能之间，而两相体系共混物的性能，则有可时的性能之间，而两相体系共混物的性能，则有可能超出各组分单独存在时的性能。能超出各组分单独存在时的性能。（三）（三）关于共混物形态的基本概念关于共混物形态的基本概念一、共混物形态的三种基本类型一、共混物形态的三种基本
6、类型二、共混物的二、共混物的“均相均相”概念概念 高分子领域，即使在均聚物中，亦会有非均相结构存在，均高分子领域，即使在均聚物中，亦会有非均相结构存在，均相体系判定标准：相体系判定标准：假如一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能，认为假如一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能，认为是具有均相结构的共混物。大多数状况下，用玻璃化转变温度作是具有均相结构的共混物。大多数状况下，用玻璃化转变温度作为评定标准，假如两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的为评定标准，假如两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的TgTg，可认为是均相体系，如形成的共混物有两个，可认为该共聚物，可认为是均相体系，如形成
7、的共混物有两个，可认为该共聚物为两相体系。为两相体系。1 1、分散度、分散度 指指“海海-岛结构岛结构”两相体系中分散相无聊的裂开程度，可两相体系中分散相无聊的裂开程度，可以以用分散相颗粒的平均粒径和粒径分布来表征。用分散相颗粒的平均粒径和粒径分布来表征。2 2、均一性、均一性 指分散相物料分散的匀整程度，亦即分散相浓度的起伏指分散相物料分散的匀整程度，亦即分散相浓度的起伏大小。大小。3 3、相界面、相界面 两相体系分散相与连续相之间的交界面。两相体系分散相与连续相之间的交界面。三、与共混物形态有关的其他要素三、与共混物形态有关的其他要素高分子高分子高分子共混原则高分子共混原则 (1)极性相匹
8、配原则:两相高分子材料极性相像，有助于混溶。(2)表面张力相近原则(胶体化学原则):表面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处形成较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。(3)溶解度参数相近原则(热力学原则):两相高分子共混不同于高分子溶液。两相共混的目的是取长补短，开发新性能，因此并不要求两相确定达到分子级的匀整混合，而希望各相保持各自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可，即所谓“宏观均相，微观非均相”的分相而又不分别的状态。但是，为了混合的稳定性，为了提高力学性能，要求两相颗粒界面之间有确定的微小混溶层。溶解度参数相近有助于稳定混溶层的形成。(4)扩散实力相近原则(分子动力学原则):已
9、知在界面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散实力相近，易形成浓度变更较为对称的界面扩散层，提高材料物理、力学性能。(5)等粘度原则(流变学原则):指两相高分子熔体或溶液粘度接近，易混合匀整混合。若粘度相差较大、易发生“软包硬”，或粒子迁移等流淌分级现象，影响共混质量。（四）关于相容性的基本概念（四）关于相容性的基本概念一、完全相容、部分相容与不相容一、完全相容、部分相容与不相容1 1、相容性、相容性 指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观匀指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观匀整材料的实力。整材料的实力。2 2、按相容的程度划分为完全相容、部分相容和不相、按相容的程度划分为完全相容、部分相容
10、和不相容。容。（1 1）完全相容的聚合物共混体系，其共混物可形成）完全相容的聚合物共混体系，其共混物可形成均相体系。均相体系。聚合物对形成的共混物具有单一的聚合物对形成的共混物具有单一的TgTg。（2 2）部分相容的聚合物，其共混物为两相体系。）部分相容的聚合物，其共混物为两相体系。（3 3）不相容聚合物的共混物也有两个）不相容聚合物的共混物也有两个TgTg峰，且两个峰，且两个TgTg峰的位置与每一种聚合物自身的峰的位置与每一种聚合物自身的TgTg峰是基本相同峰是基本相同的。的。二、相容性、互溶性与溶混性二、相容性、互溶性与溶混性1 1、互容性、互容性 亦可称为溶解性。具有互溶性的共混物，指亦
11、可称为溶解性。具有互溶性的共混物，指达到了分子程度的混合的共混物。在聚合物共混物达到了分子程度的混合的共混物。在聚合物共混物中，分子程度的混合时难以实现的。这概念未得到中，分子程度的混合时难以实现的。这概念未得到普遍接受。普遍接受。2 2、具有溶混性的共混物，指可形成均相体系的共混、具有溶混性的共混物，指可形成均相体系的共混物。判据为具有单一的物。判据为具有单一的TgTg。溶混性的概念相当于签。溶混性的概念相当于签署相容性概念中的完全相容。署相容性概念中的完全相容。3 3、相容性、相容性 可涵盖溶混性的概念，包含了完全相容、部分相可涵盖溶混性的概念，包含了完全相容、部分相容等状况。容等状况。衡
12、量聚合物相容性的三种定义衡量聚合物相容性的三种定义（1 1）热力学角度：指聚合物之间的相互溶解性，也）热力学角度：指聚合物之间的相互溶解性，也就是两种聚合物形成均相体系的实力。就是两种聚合物形成均相体系的实力。（2 2）相结构的大小：两种聚合物混合时没有相分别）相结构的大小：两种聚合物混合时没有相分别的明显迹象；的明显迹象；（3 3）共混物的性能：聚合物的共混物具有所希望的）共混物的性能：聚合物的共混物具有所希望的物理性质。物理性质。聚合物共混物相容性概念聚合物共混物相容性概念 所谓聚合物之间的相容性（Miscibility），从热力学角度而言，是指在任何比例混合时，都能形成分子分散的、热力学
13、稳定的均相体系，即在平衡态下聚合物大分子达到分子水平或链段水平的匀整分散。机械相容性（Compatibility），是指能得到具有良好物理、机械性能的共混材料时聚合物共混物之间的相容性。这时，共混时聚合物各组分间存在确定的相界面亲合力、且分散较为匀整，分散相粒子尺寸不太大。完全相容、部分相容与不相容完全相容、部分相容与不相容全互溶情形全互溶情形 常压下，若在确定的温度，两相物质以随意配比混和都能互溶为均一相体系，称为全互溶。其混合Gibbs自由能变更曲线如图所示。此时除满足必要条件G m0外，还需满足充分条件(即微小值条件)：此时若要发生相分别，必使其自由能增高，这种过程不能自发地进行。由图可
14、见，任何活化因素引起的相分别都能在能量自动下降的过程中，重新趋于一相。部分互溶情形部分互溶情形 若在某一温度T0下（T0临界温度Tc，两相体系在某一组分比范围内互溶为均一体系，而在另一组分比范围内分别为两个相，称其为部分互溶。图中有一极大值点，两个微小值点Q和Q”。Q称为双节点（binode)。在极大值与微小值之间，存在着两个拐点S和S”，称为旋节点(spinode)。S和S”之间，有 0，不稳定，简洁分解为Q和Q”平衡共存的相，发生相分别，称为非稳态均相混合物的相分别。Q和S之间，满足微小值条件 两相能够互溶，但是体系处于亚稳定状态，受到外部活化因素的影响，能够分别成Q和Q”的两个相，称为亚
15、稳态均相混合物的相分别。由于聚合物之间的混合熵很小，所以仅当聚合物之间存由于聚合物之间的混合熵很小，所以仅当聚合物之间存在很强的相互作用或者组分自身链段之间的斥力大于组分在很强的相互作用或者组分自身链段之间的斥力大于组分之间链段的斥力时，才可能完全相容。真正在热力学上完之间链段的斥力时，才可能完全相容。真正在热力学上完全相容的聚合物对并不多，大多数聚合物之间在热力学上全相容的聚合物对并不多，大多数聚合物之间在热力学上不相容或只有部分相容性。不相容或只有部分相容性。19721972年，年，KrauserKrauser公布了公布了342342对对聚合物，其中只有聚合物，其中只有3333对完全相容，
16、对完全相容，4646对部分相容，其余都对部分相容，其余都是不相容的。是不相容的。探讨两相高分子共混时，考虑两相体系混合后的分散状态和形态学特征是特别重要的。虽然热力学相容性指示了在确定温度、压力下，相转变发生的内在可能性，但是，由于大分子材料的特殊结构特征及高粘度、高弹性，两相高分子要达到完全热力学共溶往往须要一个长时间过程。在探讨中引入时间尺度，这是动力学问题。须要指出，由于高分子材料的特殊性，动力学问题的探讨在高分子体系探讨中往往特别重要。影响聚合物共混物相容性的因素影响聚合物共混物相容性的因素 1 1、溶解度参数、溶解度参数 高分子共混的过程事实上是分子链间相互扩散的过程，受到分子链间作
17、用力的制约。内聚能密度E/V（简称CED）是分子链间作用力大小的量度。但由于高分子不能气化而无法干脆测定其CED，因而常用溶度参数 （CED的开方值）来表征分子链间作用力的大小。高分子间的 越接近，其相容性越好。例如，PVCNBR体系中PVC的 为9.49.7，在确定AN范围内NBR的 为9.39.5，二者的 相近，相容性较好。PVC与乙烯一醋酸乙烯共聚物（EVA）、PS与聚2，6二甲基1，4-苯撑氧（PPO）皆因 相近而相容。PSPS与聚丁二烯（与聚丁二烯（PBPB）的）的 相差较大（相差较大（0.70.7），相容性较差。），相容性较差。PVCPVC与与PBPB的的 1 1，为不相容体系。，
18、为不相容体系。但是，聚乙烯（PE）与异丁橡胶（IIR）的 相近却不相容。例如，高密度聚乙烯（HDPE）与IIR熔融共混时其 与组成的曲线具有负偏差（NDB），会出现极限相容性和相分别。二者的熔体已经分相。类似的还有：PB与自然橡胶（NR）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）与聚甲基丙烯酸乙酯（PEMA）、PMMA与聚醋酸乙烯（PVAC）等。由此可见，对于非晶态高分子共混物可用 较精确地预料其相容性，而含有结晶高分子时就有偏差。2 2、共聚物的组成、共聚物的组成 对于均聚物共聚物体系，相容性与共聚物的组成有关。对于均聚物共聚物体系，相容性与共聚物的组成有关。NBRNBR的的 与与ANAN含量有关。探讨
19、表明，含量有关。探讨表明，ANAN含量含量2020一一40%40%时时NBRNBRPVCPVC的相容性不断增加。由电镜和的相容性不断增加。由电镜和TgTg表明，表明，NBR-18NBR-18和和NBR-26NBR-26与与PVCPVC只是有限相容，两相界面模糊，只是有限相容，两相界面模糊，NBRNBR一一4040与与PVCPVC溶液共混时才溶液共混时才是均相，只有一个是均相，只有一个TgTg。在。在PVCPVCEVAEVA中相容性随醋酸乙烯（中相容性随醋酸乙烯（VACVAC）含量的增加而增加，含量的增加而增加，VACVAC含量为含量为65-70%65-70%时共混物为单相，时共混物为单相，45
20、%45%时时为两相。苯乙烯（为两相。苯乙烯（StSt）与）与ANAN的无规共聚物（的无规共聚物（SANSAN）与）与PMMAPMMA共混时，共混时，ANAN含量在含量在927%927%范围内时，电镜和力学性能表明二者相容。范围内时，电镜和力学性能表明二者相容。分子内相互作用，与分子间相互作用一样，是影响共混物相分子内相互作用，与分子间相互作用一样，是影响共混物相容性的重要因素。容性的重要因素。3 3、极、极 性性 高分子的极性愈相近，其相容性愈好。极性越大，分子间作用力越大。由光谱和量热分析表明，分子间作用力是高分子相容的重要因素。因此，极性高分子共混时相容性一般较好，如在确定AN含量范围内P
21、VCNBR，PVC与聚 己内酯（PCL），在确定VAC含量范围内PVCEVA等；非（弱）极性高分子共混时相容性一般较差，如PBIIR，PEPP，EPRPP，PSPB，PSPP等；但是，也有例外，极性高分子共混时也会不相容，如但是，也有例外，极性高分子共混时也会不相容，如PVCPVCCRCR，PVCPVCCPECPE；非（弱）极性高分子共混时也会相容，如；非（弱）极性高分子共混时也会相容，如 PS PSPPOPPO。熔融共混物，与乳状液相像，其稳定性及分散度由界面两相的表面张力确定。对于高分子，当两相的接触角为零时，其界面张力 可用下式表示：4 4、表面张力、表面张力 共混组分的 愈接近（愈小）
22、两相间的浸润、接触和扩散愈好，界面结合愈好。完全相容或不相容体系的性能都不志向，最志向的是两相不相容但界面结合很好的多相体系，其性能显著超过单一组分的性能，而不是简洁的平均值。5 5、结晶实力、结晶实力 所谓结晶实力是指可否结晶、结晶难易和最大结晶程度。高分子结晶实力愈大，分子间的内聚力愈大。因此，共混组分的结晶实力愈相近，其相容性愈好。凡能使分子链间紧密而又规整排列的因素（包括构型和构象因素）皆有利于高分子结晶。在非晶态高分子共混时常有志向的混合行为，如在非晶态高分子共混时常有志向的混合行为，如PVCPVCNBRNBR、PVCPVCEVAEVA等；在晶态非晶态（或晶态）高分子共混时，只有出等
23、；在晶态非晶态（或晶态）高分子共混时，只有出现混晶对才相容，如现混晶对才相容，如PVCPVCPCLPCL，聚偏氟乙烯（，聚偏氟乙烯（PVF2PVF2）与）与PMMAPMMA，聚，聚对苯二甲酸丁二醇酯（对苯二甲酸丁二醇酯（PBTPBT）与聚对苯二甲酸乙二醇酯（）与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETPET），），PAPAPEPE，EPREPRPEPE等。等。6 6、粘度、粘度 由于高分子的粘度很大，具有动力学稳定性，因而共由于高分子的粘度很大，具有动力学稳定性，因而共混物的相行为极为缓慢。在混物的相行为极为缓慢。在NRNRIRIR中，二者的结构相同，中，二者的结构相同，但出于粘度相差悬殊而不相容。可见，
24、粘度对相容性的影但出于粘度相差悬殊而不相容。可见，粘度对相容性的影响较大。响较大。高分子的粘度愈相近，其相容性愈好。例如，在高分子的粘度愈相近，其相容性愈好。例如，在NRNRBRBR中，出现最小微相结构对二者的分子量正好相当；在中，出现最小微相结构对二者的分子量正好相当；在NRNRSBRSBR中，两组分的门尼粘度愈接近时其微相结构愈小。中，两组分的门尼粘度愈接近时其微相结构愈小。7 7、分子量、分子量 减小分子量，可增大减小分子量，可增大 值即增加相容性。分子量增加，体值即增加相容性。分子量增加，体系粘度增大，也不利于相容的动力学过程进行。例如，减小系粘度增大，也不利于相容的动力学过程进行。例
25、如，减小PSPS分子量，可增加它在分子量，可增加它在IRIR中的溶解度；酚醛树脂在硫化胶中的溶中的溶解度；酚醛树脂在硫化胶中的溶解也是如此。解也是如此。对于均聚物（如对于均聚物（如PSPS、PBPB、IRIR）与相应接枝共聚物）与相应接枝共聚物(PSg(PSgPB)PB)或嵌段共聚物（或嵌段共聚物（PS-bIRPS-bIR）间的相容性，取决于均聚物和共）间的相容性，取决于均聚物和共聚物中相应嵌段的分子量大小；均聚物分子量较小时相容，否聚物中相应嵌段的分子量大小；均聚物分子量较小时相容，否则不相容。则不相容。聚合物共混物相容性的判据和测定方法聚合物共混物相容性的判据和测定方法 1.1.目测法（浊
26、度法）目测法（浊度法）稳定的均相混合物是透亮的，而不稳定的非均相混合物，除稳定的均相混合物是透亮的，而不稳定的非均相混合物，除非它各组分的折射率相同，否则都是混浊。一种稳定的均相混合非它各组分的折射率相同，否则都是混浊。一种稳定的均相混合物，通过变更它的温度、压力或组成，都能实现由透亮到混浊的物，通过变更它的温度、压力或组成，都能实现由透亮到混浊的转变。浊点相当于这一转变点，也就是相分别起先点。转变。浊点相当于这一转变点，也就是相分别起先点。对于聚合物混合物，通常接受由充分混合的共混物质的制得薄膜来测定浊点曲线。可通过显微镜照明灯相对于入射光作前后小角散射来视察薄膜。利用试样光学透亮性的变更作
27、为相转变的证据。利用试样光学透亮性的变更作为相转变的证据。各种分子量聚异丁烯各种分子量聚异丁烯聚苯乙烯混合物的浊点（聚苯乙烯混合物的浊点（C.P.C.P.）曲线）曲线 该方法观测对象的结构尺寸在该方法观测对象的结构尺寸在1101104 4微米。微米。这种方法的优点是试验仪器和试验过程较为简洁。但在机理上也存在着确定的缺陷，假如出现以下状况，即使共混物中各相分别，其试样也是光学透亮的：（1）共混物中各相的折光指数相近；（2）共混物中各相的粒子尺寸远小于可见光的波长；（3）试样太薄；（4）共混物的分散相的含量太小。同时，人的视觉差异等因素也会影响测试结果。2 2、玻璃化转变法、玻璃化转变法 玻璃化
28、转变法测定聚合物玻璃化转变法测定聚合物聚合物的相容性，主要是基于聚合物的相容性，主要是基于如下的原则：聚合物共混物的玻璃化转变温度与两种聚合物分如下的原则：聚合物共混物的玻璃化转变温度与两种聚合物分子级的混合程度有干脆关系。子级的混合程度有干脆关系。若两种聚合物组分相容，共混物为均相体系，就只有一个若两种聚合物组分相容，共混物为均相体系，就只有一个玻璃化温度，此玻璃化温度确定于两组分的玻璃化温度和体积玻璃化温度，此玻璃化温度确定于两组分的玻璃化温度和体积分数。分数。若两组分完全不相容，形成界面明显的两相结构，就有两若两组分完全不相容，形成界面明显的两相结构，就有两个玻璃化温度，分别等于两组分的
29、玻璃化温度。个玻璃化温度，分别等于两组分的玻璃化温度。部分相容的体系介于上述两种极限状况之间。部分相容的体系介于上述两种极限状况之间。用用玻玻璃璃化化温温度度来来评评定定共共混混体体系系的的相相容容性性是是一一个个常常用用的的比比较成熟的方法，但应留意以下几点：较成熟的方法，但应留意以下几点：（1 1）两两聚聚合合物物组组分分的的玻玻璃璃化化温温度度相相差差不不到到2020，则则各各种种测测定定玻玻璃璃化化温温度度的的方方法法的的辨辨别别本本事事都都很很差差。例例如如，DSCDSC检检测测玻玻璃化温度差小于璃化温度差小于3030的体系就包含了很大的不确定性。的体系就包含了很大的不确定性。（2
30、2）若若两两组组分分浓浓度度相相差差太太大大，以以上上测测试试方方法法对对检检测测微微量量组组分分的的灵灵敏敏度度较较差差。例例如如，用用DSCDSC法法测测试试时时，试试样样量量少少，信信噪噪比较低，若组分浓度差大，则检测不出少组分的玻璃化温度。比较低，若组分浓度差大，则检测不出少组分的玻璃化温度。3 3、红外光谱法、红外光谱法 红外光谱法探讨聚合物相容性的原理是，对于相容的红外光谱法探讨聚合物相容性的原理是，对于相容的聚合物共混体系，由于异种聚合物分子之间有强的相互作聚合物共混体系，由于异种聚合物分子之间有强的相互作用，其所产生的光谱相对于两聚合物组分的光谱谱带产生用，其所产生的光谱相对于
31、两聚合物组分的光谱谱带产生较大的偏离较大的偏离(谱带频率移动及峰形的不对称加宽等谱带频率移动及峰形的不对称加宽等)，由此，由此而表征相容性的大小。而表征相容性的大小。对于完全不相容的共混聚合物体系，表征两聚合物组对于完全不相容的共混聚合物体系，表征两聚合物组分的特征吸取谱带能够很好地重现而未发生变更。然而，分的特征吸取谱带能够很好地重现而未发生变更。然而，聚合物之间相容性难以用谱带偏离程度进行定量表征，这聚合物之间相容性难以用谱带偏离程度进行定量表征，这是红外光谱法的不足之处。是红外光谱法的不足之处。PVC PVCEVAC0EVAC0共混物，共混物，EVAC0EVAC0是乙烯、醋酸乙是乙烯、醋
32、酸乙烯与一氧化碳的三元共聚物，分子结构中含有酯羰基和烯与一氧化碳的三元共聚物，分子结构中含有酯羰基和酮羰基，当与酮羰基，当与PVCPVC共混后，利用共混后，利用FTIRFTIR考察发觉在共混物的考察发觉在共混物的FTIRFTIR谱图中，酯羰基和酮羰基的谱带位置均发生了明显谱图中，酯羰基和酮羰基的谱带位置均发生了明显位移，据此可知，两聚合物分子之间有强相互作用，呈位移，据此可知，两聚合物分子之间有强相互作用，呈现较好的相容性。现较好的相容性。此一结论经动态力学性能、热性能、介电性能的测定此一结论经动态力学性能、热性能、介电性能的测定得到了证明。得到了证明。4.4.光学显微镜法光学显微镜法 光学显
33、微镜可以干脆视察大块试样，但辨别率受光波衍射的限光学显微镜可以干脆视察大块试样，但辨别率受光波衍射的限制，仅能供应微米数量级的形貌细微环节。制，仅能供应微米数量级的形貌细微环节。透射光显微镜：可视察不透亮的，有色的试样，要求试样制得透射光显微镜：可视察不透亮的，有色的试样，要求试样制得很薄。但对于透亮物，由于反差太低，视察不清。很薄。但对于透亮物，由于反差太低，视察不清。反射光显微镜：试样不透亮，比较厚，可以视察表面结构。反射光显微镜：试样不透亮，比较厚，可以视察表面结构。暗场显微镜（或超显微镜）：利用粒子对光的散射来推断两相暗场显微镜（或超显微镜）：利用粒子对光的散射来推断两相结构。高强度的
34、光垂直于光轴可以视察到远远小于显微辨别实力的结构。高强度的光垂直于光轴可以视察到远远小于显微辨别实力的散射光的粒子。但一般不常用于聚合物聚合物体系的探讨。散射光的粒子。但一般不常用于聚合物聚合物体系的探讨。偏偏光光显显微微镜镜：偏偏振振光光可可以以提提高高晶晶形形聚聚合合物物的的反反差差，探探讨讨结晶和定向聚合物体系时很有用。结晶和定向聚合物体系时很有用。相相差差显显微微镜镜：使使光光的的直直射射振振动动对对衍衍射射振振动动周周相相移移动动 ，将将物物体体内内微微小小的的周周相相差差变变为为相相的的亮亮度度差差，因因而而使使透透亮亮物物的的可可见见度度大大为为改改善善。接接受受此此法法，可可以
35、以使使玻玻璃璃胶胶体体中中微微小小的的不不匀匀整整性性（折射率的变更）暴露无遗。可用来检查透亮的高聚物。（折射率的变更）暴露无遗。可用来检查透亮的高聚物。干干涉涉显显微微镜镜：利利用用光光干干涉涉的的原原理理，光光强强度度的的变变更更与与光光程程的的变更相对应，提高透亮物体的可见度。变更相对应，提高透亮物体的可见度。测试中，应用光学显微镜视察试样的微观形态和两相界面及结构随温度及组分含量等因素的变更状况，以便得出剪切流淌对相行为的影响。在得到的光学显微镜照片中，可以通过视察两相界面的模糊程度来推断共混物是否为均相，相容的程度如何；也可以通过视察分散相的颗粒大小、形态及与连续相的互包状况等得到不
36、同温度下相分别的信息。测试原理测试原理常用的操作方法有三种：常用的操作方法有三种：（1 1）溶剂法：）溶剂法：把一小颗粒聚合物置于两玻片之间，加入适当的溶剂使其溶把一小颗粒聚合物置于两玻片之间，加入适当的溶剂使其溶胀，在相差显微镜或干涉显微镜中视察其形态结构或进行照相。胀，在相差显微镜或干涉显微镜中视察其形态结构或进行照相。其原理是依据共混物中两种聚合物组分折光率的不同，从显微镜其原理是依据共混物中两种聚合物组分折光率的不同，从显微镜中视察到光强度的差别。图像中明暗不同的部位显示了分散相的中视察到光强度的差别。图像中明暗不同的部位显示了分散相的形态和相区的大小。为了提高辨别效果可用适当的染料使
37、其中一形态和相区的大小。为了提高辨别效果可用适当的染料使其中一组染上颜色。例如探讨组染上颜色。例如探讨HIPSHIPS的形态结构时可用偶氮染料把橡胶颗的形态结构时可用偶氮染料把橡胶颗粒染成红色，然后再视察其形态结构。粒染成红色，然后再视察其形态结构。（2 2）切切片片法法：用用超超薄薄切切片片机机将将试试样样切切成成1 15m5m厚厚的的薄薄片片，用用透透射射光光显显微微镜镜或或干干涉涉显显微微镜镜进进行行视视察察。但但在在切切片片过过程中简洁产生扭变，通常切片总有些卷曲。程中简洁产生扭变，通常切片总有些卷曲。（3 3）浸浸蚀蚀法法：用用适适当当的的蚀蚀镂镂剂剂浸浸蚀蚀试试样样中中的的某某一一
38、组组分分，再再用用反反射射的的方方法法视视察察浸浸蚀蚀后后试试样样的的表表面面。试试样样表表面面的的制制备备可可以以用用多多种种方方式式，如如模模塑塑薄薄膜膜、低低温温断断裂裂以以及及用用抛抛光光法法或或磨平法以制得平滑的试样表面。磨平法以制得平滑的试样表面。缺点：从光学显微镜法（形态法）的试验过程来看，各个缺点：从光学显微镜法（形态法）的试验过程来看，各个环节的干扰因素较多，视察到的微观结构尺寸较大，视察环节的干扰因素较多，视察到的微观结构尺寸较大，视察到的形态变更不连续，这些都限制了本方法的更深化的应到的形态变更不连续，这些都限制了本方法的更深化的应用。用。优点：光学显微镜法（形态法）始终
39、就应用于共混物的相优点：光学显微镜法（形态法）始终就应用于共混物的相行为探讨中，主要缘由是该方法直观性好、简洁易行。行为探讨中，主要缘由是该方法直观性好、简洁易行。4.4.电子显微镜法电子显微镜法 电子显微镜主要指透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。它们是利用电子束射线与物质的相互作用来对物质的组成和表面形貌进行视察。电子显微镜的辨别本事与所用波长成反比。波长愈短，辨别本事愈高。一百万电子伏特的电子波长约1.013m，比可见光小1.06倍，这样的电子显微镜能干脆得到零点几个nm的辨别本事。（1 1）透射电子显微镜（）透射电子显微镜（TEMTEM）是利用透过试样的电子成像的。由于
40、电子射线的穿透实力很弱，要求试样的厚度。这可由超薄切片和冷冻切片来实现。制备聚合物共混物超薄片试样的主要方法有复制法和超薄切片法。RuO4RuO4染色的染色的PBTPBTPPO PPO 树脂共混物超薄切片树脂共混物超薄切片TEMTEM像像（2 2）扫描电子显微法（）扫描电子显微法（SEMSEM）是用细聚焦电子束在试样上逐点扫描，激发产生能够反映试样表面某种特征的物理信息来调制成象的。扫描电镜可以干脆视察大块试样具有介于光学显微镜和透射电子显微镜之间的性能。其在很多方面已经取代复制法而成为考察聚合物表面的一个标准方法。此法制样不须要切片。先将试样表面进行适当的处理，如磨平、抛光等，试样用真空法涂
41、上一层20nm的金或其他适用的金属薄层，以防止在电子束中带电。这种方法避开了复制法中常常遇到的复制技术上的困难。PMMA/SAN Blend5.5.原子力显微镜（原子力显微镜（AFMAFM）是一个对力特别敏感的微悬臂，其尖端有一个微小的探针，当探针稍微地接触样品表面时，由于探针尖端的原子与样品表面的原子之间产生极其微弱的相互作用力而使微悬臂弯曲，将微悬臂弯曲的形变信号转换成光电信号并进行放大，就可以得到原子之间力的微弱变更的信号。原子力显微镜具有原子级的辨别率。包括可见光散射、小角X光散射和小角中子散射。散射方法可以较好的探讨共混体系的混容性。它是利用体系对不同波长的辐射的散射，测定体系内部某
42、种水平上的不匀整性，以此推断的混容性和分散程度。物质中存在某种不匀整结构，可引起相应的散射。例如，介质折射率的涨落，引起可见光散射；介质电子密度的涨落，引起X光散射；在中子散射时，基本的散射体是原子核而不是电子，它在高分子中的应用主要是依据H和D（重氢）对中子散射的振幅差别很大。6.6.散射法散射法 检测方法检测方法 可检尺度可检尺度 广角广角x x射线衍射射线衍射 0.1 0.12nm2nm 小角小角x x射线衍射（射线衍射（SAXSSAXS）2 2100nm100nm 透射电镜（透射电镜（TEMTEM）0.2 0.210000nm10000nm 小角光散射（小角光散射（SALSSALS）0.02 0.02100m100m（20nm20nm）扫描电镜（扫描电镜（SEMSEM）10 101000nm1000nm 光学显微镜光学显微镜 1 110000m10000m小角中子散射（小角中子散射（SANSSANS）5 550nm50nm