高分子材料表界面分析.ppt

* 界面结合方式与横晶的关系 注：FPP为MAH接枝PP KH570含双键，KH550含胺基 * 不同界面处理情况下聚丙烯结晶的形态（×100） a.PP-f b.MP10-f c.PP-570 d.MP3-570 e.PP-550 * 聚丙烯界面处横晶的形态（×100） a.MP3-550 b.MP10-550 c.MP30-550 随FPP含量增加，横晶越加明显 * 基体和玻璃纤维的处理方式强烈地影响着横晶的生成。玻璃纤维不作处理或用KH-570处理，不管基体是否采用功能化聚丙烯都不会有横晶出现。另一方面若聚丙烯不经改性，即便玻璃纤维采用KH-550处理，也无横晶出现。只有当玻璃纤维用KH-550处理，聚丙烯采用酸酐接枝改性功能化聚丙烯改性时，界面上才可以清晰地看到横晶出现。 * 当纤维末做任何处理、基体也未处理时（PP-f），两者之间很容易产生孔隙甚至出现脱离现象。只对纤维做偶联剂处理或只对基体进行改性处理，因两者间无化学反应，界面仍属物理结合。因而当试样冷却时，由于界面上几乎不存在应力作用，纤维对基体的结晶过程也就没有太大影响，除非是成核剂。 * KH-550是一个含胺基的偶联剂，不能与聚丙烯直接发生化学反应。当酸酐通过化学接枝到聚丙烯上去后，就可以同经KH-550处理玻纤表面的胺基反应。 * 横晶形成机理的解释: 在加工过程中由于热膨胀系数的不同，试样在冷却过程中界面产生了较大的应力。基体的收缩有与玻璃纤维分离的倾向，而另一方面界面的化学键结合使聚丙烯分子链又被牢牢地固定在纤维表面，造成了这些分子链的强迫牵伸，结果导致了横晶的形成。这不仅解释了横晶的形成原因，同时也进一步证实了界面化学键的形成. * 第8章 总复习 一 表面分析 1.红外光谱 2.拉曼光谱 3.XPS 4.质谱、二次离子质谱 5.SEM + EDS 6.TEM + XRD 7.AFM * 二 界面分析 增强纤维表面形貌的分析表征： SEM 复合材料破坏断面的纤维形貌：纤维断裂的形貌与界面结合的强度有密切联系。 增强纤维表面化学、组分功能团及化学反应的分析表征 羧基、羟基定量表征 界面力学性能的分析表征：DMA 层间剪切强度： 单丝压剪 单丝拔脱 断片实验 界面形态的微观分析表征 横晶及形成原因 * 红外和拉曼光谱在生物材料的研究中占有十分重要的地位，它们是研究和表征生物材料的化学和物理结构的基本手段之一，通过它们可以对生物材料的化学组成和结构、构象、空间立构、凝聚态结构、取向结构以及生物高分子材料的聚合过程、结晶过程、物理老化和降解机理等进行研究，下面将举例说明它们在生物材料领域中的主要应用。 如聚乳酸（PLA）和聚羟基乙酸（PGA）均为聚酯类材料，均表现出在1750cm－1附近有强的酯羰基特征吸收峰，但由于聚乳酸分子链中存在侧甲基，它们在1300~1500cm－1处表现出来的吸收峰是不同的，聚乳酸的红外光谱上1455cm－1和1380cm－1处对应有-CH-和-CH3基团的弯曲振动峰，而聚羟基乙酸的红外谱图上1420cm－1处有来自-CH2-的弯曲振动峰。据此可以鉴别这两种聚酯材料。 如研究乙交酯和丙交酯的共聚合反应时，可以通过测定共聚物的红外光谱上1420cm－1处吸收峰的强度变化来推断共聚物的组成和序列结构。 研究水热法合成的羟基磷灰石（HA）的结构时，通过观察HA的红外光谱上1400~1500cm－1处CO32-的特征吸收峰为单峰或双峰，可以判断等边三角形CO3-2对四面体形状PO43-是否发生了替换而引起晶格畸变。 * 热重法 化学分析法 XPS法 红外光谱法 1. 分析方法 * 1. 化学分析法 羧基分析： 将碳纤维与0.15mol/L的乙酸钙溶液一起回流24小时，然后用0.02mol/L的NaOH溶液滴定溶液中的H＋，即可测得表面的-COOH量。 * 1. 化学分析法 R-COOH + NaOH R-COONa + H2O R-OH + NaOH R-ONa + H2O 羧基加羟基分析 碳纤维与稀碱溶液在密封的三角烧瓶中浸泡一周，然后用稀HCl溶液滴定剩余的NaOH，即可测得-COOH和-OH量，已知-COOH量，差值即为-OH量。 * 2 热重法 根据-COOH在500～800℃分解成CO2，R-OH在900～1000℃分解成CO，由热失重测得CO2和CO的量，可以求出表面-COOH和-OH的量。 * 3. 红外光谱法 a. 纯玻纤 b. 接枝聚苯乙烯的玻纤 c. 为b与a的差谱 图8-19 聚苯乙烯接枝玻璃纤维的