共聚焦拉曼成像技术研究PE⁃LD/EVOH共混物的三维相结构

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.04.001

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (4): 1-5.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.04.001

• 材料与性能 •

共聚焦拉曼成像技术研究PE⁃LD/EVOH共混物的三维相结构

张春波(), 刘宣伯(), 姚雪容, 苏萃, 施红伟, 张龙贵, 张韬毅

中石化（北京）化工研究院有限公司，北京 100013

收稿日期:2023-09-13 出版日期:2024-04-26 发布日期:2024-04-22
通讯作者: 刘宣伯（1981—），男，研究员，研究方向为高分子材料的结构与性能，liuxb.bjhy@sinopec.com
E-mail:zhangchb.bjhy@sinopec.com;liuxb.bjhy@sinopec.com
作者简介:张春波（1988—），女，副研究员，研究方向为高分子物理与结构表征，zhangchb.bjhy@sinopec.com
基金资助:
中国石化科技开发项目(420047?3)

Study on 3D phase structure in low density polyethylene/ethylene⁃vinyl alcohol copolymer （PE⁃LD/EVOH） blends through confocal Raman imaging

ZHANG Chunbo(), LIU Xuanbo(), YAO Xuerong, SU Cui, SHI Hongwei, ZHANG Longgui, ZHANG Taoyi

SINOPEC （Beijing） Research Institute of Chemical Industry Co，Ltd，Beijing 100013，China

Received:2023-09-13 Online:2024-04-26 Published:2024-04-22
Contact: LIU Xuanbo E-mail:zhangchb.bjhy@sinopec.com;liuxb.bjhy@sinopec.com

摘要/Abstract

摘要：

利用共聚焦拉曼成像技术研究了低密度聚乙烯（PE⁃LD）/乙烯⁃乙烯醇共聚物（EVOH）共混物中各相在压塑样品水平方向、深度方向和三维空间的分布情况，首次获得了PE⁃LD/EVOH共混物的三维相结构，并直观地将相区与共混物化学成分相对应。结果表明，PE⁃LD/EVOH共混物为不相容体系；当EVOH的质量分数为20 %时，其作为分散相，以较规则的圆柱体形态分散于PE⁃LD基体中，圆柱直径尺寸在3~6 μm范围内。加入马来酸酐接枝聚乙烯（PE⁃g⁃MAH）作为相容剂后，共混物的相态结构发生显著变化，分散相形状由规则变为不规则，截面的平均尺寸减小到约2 μm，这说明PE⁃g⁃MAH可显著增强PE⁃LD与EVOH两组分间的界面相容性。

关键词: 拉曼成像, 低密度聚乙烯, 乙烯?乙烯醇共聚物, 共混物, 三维相结构

Abstract:

The phase structure of polymer blends directly affects the macroscopic properties of the materials； therefore， it is important to investigate the size and spatial distribution of each phase. In this work， the confocal Raman imaging technique was adopted to study the distribution of phases of PE⁃LD/EVOH blends in the horizontal and depth directions and 3D space in the compression⁃molded specimens. The phase structure of PE⁃LD/EVOH blends in 3D space was obtained at the first time， and the phase region visually corresponded to the chemical composition of the blends. The results indicated that the PE⁃LD/EVOH blends were immiscible system. 20 wt% EVOH could be dispersed in the PE⁃LD matrix in a regular cylindrical form with a diameter of the cylinder in the range of 3~6 μm. The introduction of polyethylene grafted with maleic anhydride （PE⁃g⁃MAH） made the phase structure change significantly from the regular to irregular shape， and the cross⁃section size was reduced to 2 μm. This indicates that PE⁃g⁃MAH can enhance the compatibility between PE⁃LD and EVOH significantly.

Key words: Raman imaging, low?density polyethylene, ethylene?vinyl alcohol copolymer, blend, 3D phase structure

中图分类号:

TQ325.1⁺2

张春波, 刘宣伯, 姚雪容, 苏萃, 施红伟, 张龙贵, 张韬毅. 共聚焦拉曼成像技术研究PE⁃LD/EVOH共混物的三维相结构[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 1-5.

ZHANG Chunbo, LIU Xuanbo, YAO Xuerong, SU Cui, SHI Hongwei, ZHANG Longgui, ZHANG Taoyi. Study on 3D phase structure in low density polyethylene/ethylene⁃vinyl alcohol copolymer （PE⁃LD/EVOH） blends through confocal Raman imaging[J]. China Plastics, 2024, 38(4): 1-5.

图/表 6

图1 PE⁃LD和EVOH的拉曼谱图

Fig.1 Raman spectra of PE⁃LD and EVOH

图2 由共聚焦拉曼成像技术获得的压塑样品在深度方向的形貌

Fig.2 The sectional morphology of compression molded samples obtained by confocal Raman imaging

图3 由共聚焦拉曼成像技术获得的PE⁃LD/EVOH⁃20 %压塑样品在不同深度的面扫描图像

Fig.3 The surface scanning images of PE⁃LD/EVOH⁃20 % compression molded sample at different depths obtained by confocal Raman imaging

图4 由共聚焦拉曼成像技术获得的PE⁃LD/EVOH⁃20 %⁃C压塑样品在不同深度的面扫描图像

Fig.4 The surface scanning images of PE⁃LD/EVOH⁃20 %⁃C compression molded sample at different depths obtained by confocal Raman imaging

图5 由共聚焦拉曼成像技术获得PE⁃LD/EVOH压塑样品的三维空间形貌

Fig.5 3D morphology of PE⁃LD/EVOH compression samples obtained by confocal Raman imaging technique

图6 由共聚焦拉曼成像技术获得PE⁃LD/EVOH⁃20 %与PE⁃LD/EVOH⁃20 %⁃C压塑样品的三维空间形貌

Fig.6 The 3D morphologies of PE⁃LD/EVOH⁃20 % and PE⁃LD/EVOH⁃20 %⁃C molded samples obtained by confocal Raman imaging

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共聚焦拉曼成像技术研究PE⁃LD/EVOH共混物的三维相结构

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