透射电子显微镜（TEM）
仪器型号 ：2100F 生产厂家 ：日本
PC、PMMA和SAN三元共混物超薄切片的TEM像，(a) 经 RuO4染 色，(b)未染色。注意：在未染色切片的PC相中碳黑粒子可见。
对于SEM，可以直接观察大块试样介于光学显微镜和电子 显微镜之间的性能，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，制样较简单（也可
特点：具有分辨率高、工作环境要求低、待 测样品要求低、成像载体种类多及制样简单、不 需要重金属投影等特点。 近年来，在纳米材料及聚合物表面几何形貌 的三维观测领域得到很大发展。
原子力显微镜 (AFM)
AFM图片 （CaN）
ZL ID-200型包含扫 描隧道显微镜和原子 力显微镜，可测量表 面形貌、粗糙度等。 最大可以放置直径
聚合物A 聚合物B
海-海型相结构 Sea-sea phase

两相互锁或交错结构：也是一种二相体系，这种结构中没 有一相形成贯穿整个试样的连续相，而且两相相互交错形 成层状排列，难以区分连续相和分散相。
聚合物A 聚合物B
互锁或交错型相结构

梯度结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两相连续 体系）其组成在空间上互为增减。 共混物性能：在特定方向上，具有性能在两相间连续变 化的特异性能。
2、乳液共混
将聚合物组分溶于溶剂后进行混合，主要用于 基础研究领域。
三、聚合物共混物形态的基本概念
1、聚合物共混物形态 共混物形态的基本类型 均相体系：热力学相容体系。各相同性材料，性能往往 介于各组分聚合物性能之间。 二相体系 聚合物A 海-岛结构 海-海结构 聚合物B 两相互锁或交错结构 梯度结构 均相结构 Homogeneous phase 阶跃结构
阶跃型相结构 Step phase PANI/PS
2、共混物的形态学要素
（1）分散相和连续相 对于“海-岛结构”单相连续体系，由于分散相和连续相 对共混物性能的贡献不同，所以在共混物的形态观测和 研究中，必须要首先确定体系中连续相和分散相的聚合 物。 聚合物A 聚合物B
2、共混物的形态学要素
聚合物共混（狭义）： 物理共混范畴之内，指 两种或两种以上聚合物共混是指将两种或两种以上聚合 物材料、无机材料以及助剂在一定温度下进行机械掺 混，最终形成一种宏观上均匀，而且力学、热学、光 学、电学及其他性能得到改善的新材料的过程，这种混 合过程称为聚合物的共混改性，所得到的新的共混产物 称为聚合物共混物，简称共混物。

特种工程塑料包括聚苯硫醚(PPS)、聚芳醚酮 (PEK、PEEK等)、聚苯醚砜(PES)、聚砜(PSF)、 聚酰亚胺(PI)、聚芳酯(PAR)、液晶聚合物(LCP) 等。
（5）按主体聚合物分类

聚合物共混物亦可按照主体聚合物的品种进行分类。 以塑料合金为例，可分为PA合金、PET合金、PPO合 金、PC合金、POM合金、PPS合金，等等。这是目 前较为普遍采用的塑料合金分类方法。
梯度型相结构 Gradient phase
阶跃相结构 Step phase
单相连 续体系
共 连 续 体 系
海-岛型相结构 Sea-islands phase PS/PC 互穿网络结构 IPN
梯度型相结构 Gradient phase HDPE/PEO
共连续型相结构 Co-continuous phase PPE/PA

海-岛结构：是一种两相体系，一相为连续相，另一相为 分散相，分散相分散在连续相中，亦即单相连续体系。 共混物性能：各相同性材料，其性能有可能大大超出各 组分自身的性能，应用价值高于均相体系。 聚合物A 聚合物B
海-岛型相结构 Sea-islands phase

海-海结构：也是一种二相体系，但两相皆为连续相，相 互贯穿，亦即两相连续体系。 共混物性能：各相同性材料。
（2） 分散相的分散状况

总体均匀性：分散相颗粒在连续相中分布的均匀性， 即分散相浓度的变化（波动）。体现的是分布混合的 效果。 分散度：分散相组分的破碎程度，可以用分散相颗粒 的平均粒径表征。体现得是分散混合的效果。 粒径分布：分散相颗粒的粒径分布。


2、共混物的形态学要素
（3）两相体系的形貌 是指分散相颗粒的外形和内部结构（如包藏结构）， 以及某些分散相颗粒的聚集状态、取向状态等。
（4）按聚合物的用途分类


分为通用塑料/通用工程塑料共混物、通用工程塑料／通 用工程塑料共混物、通用工程塑料／特种工程塑料共混 物，等等。 通用塑料有聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、 聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。 通用工程塑料有聚酰胺(PA)也称尼龙、聚甲醛(POM)、聚 苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、热塑性聚酯(PET、PBT)、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS) 。
1.光学显微镜法 聚合物共混体系中，分散相尺寸大于1µm时，利用 光学显微镜可直接观察到微区的形态结构和尺寸大小。 折射率差较大时（大于0.01），可看到图像的明暗不 同。相差显微镜: 折射率差在0.004也可产生反差，看到 图像。 偏光显微镜：对于有结晶成分的，可观察含有结晶 晶区的形态，对于取向程度相差较大的，也可观察其形 态。 有溶剂法，切片法，蚀镂法
显微分析法
参数 放大倍数 分辨率 维数 景深 观测尺寸 范围 样品 (nm) (μm) (μm) OM 1~500 500~1000 2~3 ~1 103~105 固体或液 体 SEM 10~106 5~10 3 10~100 1~104 固体 TEM 102~5×106 0.1~0.2 2 ~1 0.1~100 固体
五、相容性的基本概念
相容性的判定
部分相容的判定
溶混性
相容化
概念间的关系
第二章 共混改性
第二节 共混物形态
一、聚合物共混物形态结构测定方法

聚合物共混物的形态结构的测定有两大类方法： 一类是主要用光学显微镜或电子显微镜直接观察共混 物的形态结构； 二类是测定共混物的各种力学松驰性能，特别是玻璃 化转变的特性，从而确定聚合物之间的混溶程度并推 断共混物的形态结构（这在第2章中已讲过了）
2.电子显微镜法 电子束代替光线，放大倍数大、分辨率高。可以观 察纳米尺寸的微区。 分为透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜 （SEM） 对于TEM ，样品制样技术是关键。可观察不透明 的，有色的试样，要求试样制成超薄切片，对于软质的 需用包埋或冷冻技术来切片，并对其中一种聚合物进行 染色（ OeO4对含不饱和键的聚合物，可以起到染色和交 联固化两个作用)提高图像的反差。 有复制法,切片法,溶剂浇铸法
聚合物A 梯度型相结构 Gradient phase 聚合物B

阶跃结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两相 连续体系），在极小过渡区域内，其组成在空间上 互为增减。
阶跃相结构 step phase
聚合物A 聚合物B
聚合物A
聚合物B
海-岛型相结构 Sea-islands phase
交错结构
海-海型相结构 Sea-sea phase
200mm的大样品
三、共混物的相界面

共混物的相界面，是指两相(或多相)共混体系相与相之间 的交界面。对于相容的聚合物组分，共混物的相界面上会 存在一个两相组分相互渗透的“过渡层”，通常称为界面 层 两种聚合物的共混物中存在三种区域结构：两种聚合物各 自独立的相和两相之间的界面层。 界面层也称为过渡区，在此区域发生两相的粘合和两种聚 合物链段之间的相互扩散。相界面的结构，对共混物的性 质，有决定性的作用。


2. 共混物的分类
（1）按共混物形态分类 按共混物形态分类，可分为均相体系和两相体系。其中，传统的两相 体系又可分为“海-岛结构”两相体系和“海-海结构”两相体系。现 在还包括“两相互锁或交错结构” 、“梯度结构”和“阶跃结构”。
（2）按共混条件分类 熔融共混物 溶液共混物 乳液共混物，等等。 （3）按改善的性能或用途分类 用作抗静电的，可称为共混抗静电材料；用于电磁屏 蔽的，可称为共混电磁屏蔽材料，等等。
冷冻脆断）
扫描电子显微镜—能谱仪（SEM－EDS）
仪器型号：SEM： JSM－5600LV； EDS：IE 300 X
萃取法
从HIPS树脂中萃取的聚丁二烯粒子的SEM像， 其萃取过程是在甲苯中溶解PS，继以离心分离。
3.原子力显微镜（AFM） 是一种可对物质的表面形貌、表面微结构等信息进 行综合测量和分析的第三代显微镜。是一个对于力非常 敏感的微悬臂，其尖端有一个微小的探针，当探针轻微 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化信号
高分子合金（polymer alloy）

包含相容性（miscibility）聚合物共混体系、 混容性（compatibility）聚合物共混体系、多 相系共聚物，宏观上为均相(homogeneous phase) 结构的聚合物材料。
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聚合物材料(polymer-based material) 均聚物(homopolymer) 共聚物(copolymer) 交互共聚物(alternating copolymer) 无规共聚物(random copolymer) 嵌段共聚物(block copolymer) 接枝共聚物(graft copolymer) 聚合物共混物 (polymer blend) 物理共混(physical blend) 熔融共混(melt blend) 相容剂改性共混(compatibilizer-added blend) 溶液铸塑共混(solvent-cast blend) 乳液共混(latex blend) 化学共混(chemical blend) 溶液接枝(solution graft) 互穿网络聚合物(interpenetrating polymer network; IPN) 反应成型物(reactive processing product) 聚合物合金 ≡ 聚合物多相体系 (polymer alloy) (multicomponent polymer) 聚合物-无机物质复合物(polymer-based composite)