Оптическая микроскопия полимеров

При исследовании в оптическом микроскопе полимера, закристаллизованного из расплава, например полиэтилена, не удается обнаружить хорошо образо- [c.18]

Сферолиты довольно просто наблюдать экспериментально из-за их сравнительно больших размеров (50—1000 мкм). При оптической микроскопии в поляризованном свете они выглядят в виде кружков, на которых четко выделяются интерференционные картины в виде мальтийских крестов появление последних всегда свидетельствует о наличии сферической симметрии в расположении элементов, способных к проявлению эффекта двулучепреломления. Молекулам полимеров по их природе присуща склонность к двулучепреломлению в большинстве случаев их поляризуемость вдоль молекулярной оси существенно выше, чем в перпендикулярном направлении. [c.52]

Наличие или отсутствие структурных элементов в некристаллических полимерах обычно оценивается с помощью структурных методов по дифракции рентгеновских лучей, электронов и нейтронов, методами поляризационной оптической микроскопии, светорассеяния и радиоспектроскопии. [c.26]

Размер шариков дисперсной фазы в эмульсиях колеблется в широких пределах от таких, которые можно рассмотреть даже невооруженным глазом, до шариков коллоидной степени дисперсности. Размер шариков дисперсной фазы в эмульсиях в большей части составляет 0,1—10,0 мкм. Поэтому их можно наблюдать в поле обычного оптического микроскопа. Эмульсии весьма распространены в природе и технике. К ним относятся, например, молоко, яичный желток, нефть, в которой всегда содержатся в диспергированном виде вода, млечный сок растений — каучуконосов, охлаждающие эмульсии, которые используются при холодной обработке металлов. В производстве полимеров используется эмульсионный метод полимеризации. Если процесс полимеризации может происходить только при контакте мономера с катализатором, который растворяется в другой жидкости, то создают соответствующую эмульсию. При этом существенно увеличивается поверхность соприкосновения мономера с жидкостью, содержащей катализатор, и во столько же раз увеличивается скорость реакции полимеризации. [c.448]

Такое залечивание дефектов кристаллической решетки, очевидно, должно осуществляться легче на поверхности кристаллов или в местах трещин, поэтому медленная полимеризация, как это было показано экспериментально методом рентгеноскопии и прямым наблюдением в электронном и оптическом микроскопах, начинается именно в этих местах и развивается дальше главным образом на поверхности раздела кристалл — полимер. Скорость и глубина такой полимеризации будут зависеть, по-видимому, от числа и характера дефектов, которые были в кристаллической решетке мономера до полимеризации и возникли в процессе реакции, от соответствия межатомных расстояний в кристаллической решетке мономера и в макромолекуле полимера и от степени изменения межатомных расстояний при полимеризации. [c.124]

В электронном микроскопе вместо светового излучения используется пучок ускоренных электронов. Изображение изучаемого объекта наблюдается на флуоресцентном экране или фиксируется фотографическим способом. Увеличение в электронном микроскопе примерно на два порядка выше, чем у оптических микроскопов, и достигает 10 . . 10. Разрешающая способность в зависимости от техники исследования может составлять от 6... 10 нм до 0,2.. 0,5 нм. Это позволяет изучать разнообразные надмолекулярные образования у синтетических полимеров, фибриллярную структуру целлюлозосодержащих клеточных стенок древесины и других растительных тканей, ультраструктуру волокнистых полуфабрикатов целлюлозно-бумажного производства. [c.144]

Микроструктура связующего в крупных включениях между нитями не отличается от структуры блочных эпоксидных полимеров. Однако структура связующего около поверхности волокна и особенно в тонких прослойках мех<ду волокнами заметно отличается. В этой области, и особенно в пристенном слое толщиной около 1 мкм, содержатся микропоры малых размеров, не видимые в оптический микроскоп. Следует иметь в виду, что такие поры распределены очень неравномерно и даже существуют области без пор. В эпоксидных пластиках эти области встречаются сравнительно редко, в то время как в пластиках. [c.218]

Наиболее прямыми метода.чн исследования структуры полимеров являются рентгеноструктурный анализ, электронная и оптическая микроскопия. [c.35]

Одним из наиболее распространенных и простых способов исследо вания структуры полимеров является оптическая микроскопия Однако предельная разрешающая способность оптического микро скопа составляет б >./2 (где к — длина волны видимого света) Для видимого света с длиной волны 5000 А разрешающая способ [c.51]

При образовании таких макроскопических структур приобретают существенную роль кинетические факторы, т. е. эти явления связаны с большими временами релаксации. Это обстоятельство приводит к тому, что в полимерах при благоприятных условиях со временем возможно возникновение и более совершенных, чем сферолиты, кристаллических форм вторичных структур, а именно монокристаллов. Если сферолиты возникают в полимере непосредственно после остывания расплава, то для образования монокристаллов необходимы всегда большие периоды времени. Действительно, единичные кристаллы наблюдались только в образцах по истечении нескольких месяцев после литья (рис. 2). Размеры таких монокристаллов значительны и уже при небольших увеличениях оптического микроскопа хорошо различимо их правильное огранение. [c.375]

Коллоидные системы обычно являются двухфазными системами, в которых одна из фаз имеет размеры в пределах от 50 А до 1 л. К ним относятся дымы, туманы, эмульсии, высоко диспергированные суспензии металлов и их гидроокисей, или растворы полимеров, а также многочисленные биологические системы, например, протеины и вирусы. В течение первой четверти текущего столетия коллоидная химия утвердилась как самостоятельная отрасль науки. Коллоидные системы подчиняются особым законам и обладают специфическими свойствами, которые в значительной степени определяются размером и формой образующих их частиц. До недавнего времени о размерах и форме частиц можно было судить лишь на основании данных непрямых методов исследования, так как коллоидные частицы находятся за пределом разрешения оптического микроскопа. [c.130]

Значительно большие единичные кристаллы, видимые в оптическом микроскопе, вырастают из разбавленных растворов гуттаперчи. Кроме того, облучение больших единичных кристаллов мономерного триоксана приводит к полимеризации и образованию в процессе облучения макроскопических кристаллов полиоксиметилена. Рентгенограммы свидетельствуют, что это также единичные кристаллы [59, 60]. Образцы подобного типа оказываются идеальными объектами для изучения физических и механических свойств кристаллических полимеров. [c.296]

Детальное изучение монокристаллов полимеров проводится почти исключительно методами электронной микроскопии и электронографии. Полезными дополнениями к ним служат фазово-контрастная оптическая микроскопия и метод рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами, но они не дают нужного разрешения, обеспечивающего возможность критического анализа. Электронная микроскопия полимерных кристаллов в общем не имеет специфических трудностей, однако тем не менее возникает неизбежное неудобство, так как кристаллы готовят путем высушивания на подложках и они не всегда имеют свою первоначальную форму роста. Существуют, как мы вскоре увидим, достаточные основания считать, что высушивание приводит во многих случаях к серьезным последствиям и что кристаллы [c.433]

Если скорость роста изменяется по этим причинам или в связи с изменением температуры кристаллизации, то это приводит и к изменениям в морфологии сферолитов. Обычно наблюдается, например, что текстура сферолитов при более высоких температурах кристаллизации становится более грубой , поскольку вид сферолитов под оптическим микроскопом становится более щетинистым [50, 51]. Аналогичное огрубление текстуры при постоянной температуре кристаллизации было также обнаружено у полипропилена и полистирола [52, 107] при увеличении концентрации атактического компонента в изотактическом полимере. Последовательные изменения морфологии, зависящие от изменения условий кристаллизации. [c.458]

Все полиолефины являются частично кристаллизующимися полимерами. Кристалличность обеспечивает прочность при растяжении, но снижает прозрачность. Укрупненные кристаллы рассеивают свет, что приводит к молочному отливу или мутности. Кристаллы, расположенные на поверхности, снижают ее гладкость и вызывают поверхностное рассеяние падающего света, уменьшая блеск. На изображении с оптического микроскопа (рис. 1.2) приведен пример морфологии ПП-пленки Условия переработки могут повлиять на естественную [c.19]

Области применения оптической микроскопии. С помощью поляризационной О. м. можно прежде всего найти линейные и угловые размеры структурных элементов, поскольку величина Дга непосредственно связана с толщиной объекта 6, (см. вышеприведенную ф-лу). Помимо этого, метод позволяет определять важные оптич. характеристики (показатели преломления, знак двулучепреломления) как структурных элементов, так и полимерных систем в целом. Установление знака А в элементе надмолекулярной структуры весьма существенно, ибо позволяет определить ориентацию молекулярных цепей в нем. В свою очередь (напр., при появлении положительных, отрицательных и аномальных сферолитов в полиэтилентерефталате), знание ориентации цепей позволяет сделать важные выводы о кинетике и морфологии кристаллизации в разных режимах. Не менее важные выводы на основе изменений знака Ап, сопровождающих деформацию сферолитов в растягиваемых волокнах или пленках, м. б. сделаны о кинетике и морфологии ориентационных процессов. По поводу значимости определения Аи в аморфных полимерах см. Фотоупругость. [c.240]

Рис. 6.55. Изменение весовой доли сферолитов (1) и весовой степени кристалличности (2) полипропилена со временем при температуре кристаллизации 140°С [163]. Неэкстрагированный полимер с температурой плавления 176°С. Кривая 3 — средняя степень кристалличности, рассчитанная по отношению весовой степени кристалличности (по данным дифракции рентгеновских лучей) к весовой доли сферолитов (по данным оптической микроскопии).

Первые исследования процессов структурообразования, сочетавшие изучение механических свойств и структуры полимеров (при помощи оптического микроскопа), были проведены на примере [c.234]

Методы оптической микроскопии используются при исследовании структурных образований в кристаллических полимерах, для наблюдения за структурными превращениями при кристаллизации и исследования кинетики этого процесса, контроля за макроскопической структурой материала, полученного в различных технологических условиях, а также наблюдения за структурными превращениями под влиянием различных воздействий (деформационных, тепловых и т. п.). [c.76]

При исследовании многих кристаллических полимеров методом оптической микроскопии обнаруживаются структуры, типичный вид которых представлен на рис. 3.12 (см. вклейку). Такие сферически симметричные образования, построенные из радиально расположенных, расходящихся от центра лучей, называют сферолитами. [c.90]

Прежде всего следует указать, что существуют видимые в оптический микроскоп кристаллы полимеров с отчетливо выраженным огранением, которые при обычном структурном исследовании не обнаруживают пространственной решетки в расположении звеньев цепных молекул. Однако более детальное исследование показывает, что пространственная решетка существует, но в ее узлах находятся хаотически свернутые макромолекулы, т. е. глобулы. Такие кристаллы, [c.259]

Все используемые в технике кристаллизующиеся материалы являются поликристаллитами. Иначе говоря, все они состоят из множества кристаллических областей, каждая из которых граничит с другими кристаллическими или аморфными областями. Поэтому морфология кристаллизующихся материалов носит очень сложный характер. По этой причине основные характеристики их изучают на монокристаллах. Полимеры не являются исключением. Полимерные монокристаллы выращивают из слабоконцентрированных растворов. При температуре кристаллизации способный к кристаллизации полимер высаживается из раствора в виде крошечных пластинок (ламелей), имеющих все характерные черты кристалла, например регулярные грани (видны при электронной микроскопии), и дающих дифракционные картины, присущие монокристаллам. Необходимость применения электронного микроскопа или оптического микроскопа с большим увеличением обусловлена очень малыми размерами полимерных кристаллов максимальные размеры монокристалла ПЭВП составляют несколько мкм, в то время как его толщина очень невелика — порядка 100 А. Монокристаллы других полимеров имеют форму полых пирамид, которые часто закручиваются по спирали, что свидетельствует о существовании винтовых дислокаций. Детальное рассмотрение природы монокристаллов можно найти у Джейла [51, Келлера [6] и Шульца [7]. Наиболее вал<ная и неожиданная особенность монокристаллов состоит в наличии практи- [c.47]

Изучение структуры полимеров может осуществляться различными физическими методами, в том числе методом электронной микроскопии, который позволяет оценивать некоторые особенности надмолекулярного строения полимеров в диапазоне размеров от нескольких десятков ангстрем до сотен микрон. Электронная микроскопия обычно применяется в совокупности с другими методами исследований, такими, как оптическая микроскопия, дифракция рентгеновых лучей и электронография. [c.109]

В настоящее время на основе исследований различными методами (рентгеноструктурный анализ, электронная и оптическая микроскопия, ЭПР и др.) установлено, что карбонизованные углеродистые материалы состоят из конденсированных полициклических ароматических колец, упорядоченных в двухмерной плоскости и связанных в пространственный полимер боковыми углеводородными цепочками (неупорядоченная часть) [22, 2з] Двухмерные плоскости, уложенные в пачки параллельных слоев, образуют макрочастицы (кристаллиты) определенной структуры, которые принято называть графитоподобными слоями [24]. Коксы отличаются друг от друга соотношением упорядоченной ядер-ной части углерода, состоящей из атомов с Р -гибридизацией, к неупорядоченной (периферийной), включающей атомы с ЗР -, ЗР -и Гибридизацией, а также количеством и прочностью связей в боковых цепочках, что в конечном счете обусловливает их химическую активность и другие свойства. Б отличие от графита углеродные слои в 1 воблагорояенных нефтяных коксах и других углеродистых материалах беспорядочно ориентированы вокруг оси, перпендикулярной этим слоям (турбостратное расположение). В ядерную часть структуры или в боковые группы могут входить гетероатомы кислорода, серы, азота и металлов. [c.7]

Оптическая микроскопия с фазовым контрастом, основанная на различиях в коэффициентах рефракции полимеров, широко используется для исследования бинарных полимерных смесей. Оптическая система микроскопа позволяет осуществить сдвиг по фазе между дифрагированным и пропускаемым светом, что приводит к получению интерференционной картины даже при очень небольших различиях в коэффициентах рефракции. Использование оптической микроскопии для исследования микрогетерогенности смеси каучуков первоначально было предложено для ненаполненных систем. При анализе срезов толщиной 1-4 мкм никакого тонирования фаз не требуется, так как контраст достигается вследствие различия в показателях преломления эластомеров. Метод успешно использован для широкого круга смесей каучуков. Оптическая микроскопия с фазовым контрастом требует исследования очень тонких образцов ( 1-4 мкм), которые могут быть получены с помощью криогенного среза по технологии, описанной в стандарте ASTM D 2663. Автоматизированный анализ реплик был впервые использован для определения совместимости в различных смесях полимеров. [c.575]

Тип и размер надмолекулярных структур полимеров устанавливают при помощи электронной и оптической микроскопии, реит-геноструктурного анализа и других методов. Чем меньше и однороднее по размерам структуры, тем лучше физико-механические свойства проявляет полимер (табл. И. 1). [c.33]

Оптические методы. Для характеристики однородности смтеей полимеров неоднократно использовались различные оптические методы, в том числе контрастная микрофотографияэлектронная микроскопия рентгеноскопия светорассеивание и другие методы Эти методы наглядно показывают степень взаимного перемешивания компонентов и средний размер частиц в каждой фазе. Если размер частиц в фазе соизмерим с длиной применяемой в эксперименте волны, то смесь получается прозрачной. Уменьшение длины волн в стандартном оптическом микроскопе, в ультрамикроскопе, в электронном микроскопе выявляет неоднородность систем вплоть до обнаружения высокоорганизованных образований, присущих индивидуальным исходным полимерам. Опыт показывает, что высокоорганизованные структуры в исходных полимерах, обнаруживаемых при электронной микроскопии, наблюдаются и после смешения. Поэтому оптические методы характеризуют относительную степень диспергирования полимеров и дают дополнительную информацию, подтверждающую их общую термодинамическую несовместимость. С помощью оптических методов можно определить, какой из двух смешиваемых полимеров является дисперсионной средой, а какой дисперсной фазой. Поэтому оптические методы особенно ценны при изучении свойств смесей полимеров, применяемых в промышленности. [c.21]

В отечественной литературе часто встречается термин лента . Под лентой обычно понимают протяженные агрегаты, состоящие из ламелей. Таким образом, ламели являются независимыми структурными элементами, из которых могут быть построены более сложные надмолекулярные образования, в том числе и сферолиты. Радиальная структура сферолитов хорошо выявляется методами оптической и электронной микроскопии. При рассмотрении тонких срезов или пленок полимеров, содержащих сферолиты, в оптическом микроскопе в поляризованном свете на фоне общего свечения видны темные кресты. Такая картина наблюдается при исследовании неорганических и низкомолекулярных соединений. Появление темных крестов объясняется наличием многочисленных кристаллов, радиально исходящих из одной точки и имеющих кристаллографическую ось, направленную по радиусу из центра. Плечи темного креста параллельны направлению поляризации и создаются кристаллами в положении гашения. Кристаллы, имеющие другую ориентацию, кажутся при этом освещенными. Длительное время существовало мнение, что механические свойства полимеров в значительной степени зависят от размеров сферолитов. Действительно, на некоторые из параметров, характеризующих механические свойства полимеров (например, прочность), иногда существенно влияет величина сферолитов. Однако очень трудно доказать экспериментально, что между размерами сферолитов и механическими свойствами полимеров существует однозначное соответствие, так как при изменении размеров сферолитов обычно изменяются степень кристалличности, размеры и дефектность кристаллитов, [c.57]

На тонких срезах многих биологических объектов наблюдаются системы рядов, образованных стопками параллельных арок (рис. 11 и 12). Эти серии дугообразных линий особенно ясно видны в тонких срезах наружных покровов ракообразных. Мы можем, например, для этих целей воспользоваться панцирем краба Сагстиз таепаз). Он состоит из органической матрицы, построенной в основном из белков и хитина — линейного полимера аце-тилглюкозамина — и минералов (главным образом кальцита). Органическую матрицу можно исследовать либо после удаления минеральной части (растворение кальцита в кислоте, ЭДТА и т. д.), либо до наступления минерализации — сразу же после одной из линек, многократно повторяющихся на протяжении жизни этих животных. Арочная структура часто видна и в оптическом микроскопе, но гораздо лучше разрешается с помощью классического просвечивающего электронного микроскопа [70]. Много удивительно похожих черт арочной конфигурации мы находим в самых различных биологических материалах, весьма далеких от покровов ракообразных. Так, аналогичной структурой обладает панцирь насекомых. Во многих местах срезов костных тканей наблюдаются арочные построения. Многие другие оболочки, различные соединительные ткани и клеточные стенки некоторых растений обнаруживают сходную арочную организацию (см. литературу к статье [c.290]

Данные о кинетике формирования надмолекулярной структуры сетчатых полимеров могут быть получены с помощью различных методов электронной и оптической микроскопии [167—170], электронно- и рентгенографии [171]. Полезную информацию могут дать также и некоторые другие методы [116, 168, 170, 172—176], в частности ИК- и ЯМР-спектроскопия, различные варианты релаксационной спектрометрии, методы парамагнитных и люминесцентных зондов и меток, исследование процессов диффузии различных жидкостей и газов. Эти методы решения указанной выше задачи не имеют принципиальных отличий от приемов решения аналогичных задач для линейных полимеров, однако следует обратить внимание на трудности интерпретации надмолекулярной организации сетчатых полимеров, полученных в виде тонких пленок на различных твердых поверхностях [177]. Эти исследования приобрели большой размах, поскольку сетчатые полимеры широко используются в качестве связующих для композиционных материалов, клеев, покрытий, лаков и т. п. Формирующаяся в процессе синтеза сетчатого полимера на поверхности твердого тела надмолекулярная структура в значительной мере будет определяться не только химическим строением исходных мономеров (олигомеров) и условиями синтеза, но и наличием твердой поверхности. Дифференциация этих факторов является трудной задачей, а пренебрежение влиянием твердой поверхности на процесс С1штеза сетчатого полимера и формирование его надмолекулярной организации может привести к серьезным ошибкам в интерпретации экспериментальных данных [176]. [c.36]

Традиционный подход к анализу кинетики кристаллизации полимеров заключается в совместном обсуждении результатов дилатометрических исследований и данных о числе и скорости-роста сферолитов, получаемых с помощью оптического микроскопа [32— 34]. Во многих случаях характер изменения степени кристалличности С, определяемой дилатометрически, в зависимости от времени изотермической кристаллизации хорошо описывается уравнением Аврами [35] [c.266]

С показатель и практически постоянный оптическая микроскопия обнаруживает сначала увеличение числа зародышей со временем (< 40 мин), затем число их остается постоян-ным суммарная начальная скорость кристаллизации согласуется с этим, и начальная степень кристалличности возрастает в соответствии с уравнением Аврами при и = 4 в конце кристаллизации протекает, повидимому, медленный процесс, пропорциональный lgi относительно линейной скорости роста см. также рис. 5.37 Скорость роста в смесях изо- 412 тактического и атактического полимеров почти линейно уменьшается с увеличением концентрации атактического полимера, максимальная скорость роста не смещается по температурной шкале (см. также разд. 6.2.1) [c.276]

Для многих кристаллических полимеров характерен еще один, более высокий уровень организации — сферолиты. Эти сферические структуры построены из большого числа ламелей, выросших радиально в трех измерениях и соединенных аморфными сегментами [459]. Сферолиты легко наблюдать в оптический микроскоп в скрещенных николях. В этих условиях они дают характерную картину круговых двулучепреломляющих областей в виде мальтийского креста, как показано на рис. 1.11. [c.32]

В ранних работах выяснение взаимосвязи менсду структурой полимеров и их свойствами осуществлялось косвенными. Но весьма точными методами, например механическими 1 -м, и лишь немногие исследования надмолекулярных структур различных полимеров проводились прямыми методами (например, электронной н оптической микроскопией). [c.232]

Наиболее хорошо сферолиты различимы при рассмотрении тонких пленок или срезов полимеров в оптическом микроскопе в поляризованном свете. Это связано с тем, что сферолитам присуща анизотропия оптических свойств из-за радиальной симметрии их строения. Поэтому показатели преломления света в радиальном и тангенциальном направлениях различны, и в поляризованном свете видны типичные для сферолитов картины двулучепре-ломления (см. рис. 3.12). Наблюдаемая картина объясняется тем, что ориентация кристаллографических осей в сферолите непрерывно меняется по угловой координате. Этому соответствует такое же непрерывное изменение показателей преломления по отношению к плоскости поляризации падающего света. Поэтому различные области сферолита по-разному пропускают поляризованный свет. Это приводит к возникновению светлой круговой двулуче-преломляющей области, пересеченной темной фигурой в форме мальтийского креста, плечи которого параллельны направлениям гашения падающего света. Такие сферолиты называют радиальными (см. рис. 3.12, а на вклейке). Если значение показателя преломления, измеренного в радиальном направлении, больше, чем в тангенциальном, то такой сферолит называют положительным, в противном случае говорят об отрицательном сферолите. [c.91]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология