Lichtmikroskopie

Zur Untersuchung mikroskopischer Strukturen stehen Polarisationslichtmikroskope mit Kamera zur Verfügung. Damit lassen sich beispielsweise Kristallmorphologie, Oberflächentexturen, Füllstoffverteilung oder lokale Defekte analysieren. Mit speziellen Geräteerweiterungen können diese Eigenschaften auch in Polymerschmelzen oder Flüssigkeiten zeitabhängig unter statischer oder dynamischer Scherbeanspruchung untersucht werden.

Typische Anwendungen der Lichtmikroskopie für die Polymercharakterisierung sind die Polarisationskontrastmikroskopie zur Untersuchung kristalliner Phasen und die Verfolgung von Kristallisationsvorgängen oder Phasenseparationen.

 

Gerätespezifikation

Hersteller:     Olympus

Typ:              BX51

Kamera:        UC30 (2080x1544 Pixel, bis 35 Bilder/s)

Die Kopplung der Lichtmikroskopie mit einer temperierbaren Schereinheit (oberes Bild) ermöglicht die optische Charakterisierung scherratenabhängiger Prozesse in viskosen Proben. Dies sind beispielsweise mit Nanopartikeln, wie Ruß oder Carbon Nanotubes (CNT), oder anderen Füllstoffen modifizierte Harze, viskose Pasten oder Polymerschmelzen. So können unter anderem die temperaturabhängige Phasenseparation oder die Ausbildung von Füllstoffstrukturen bei hohen (mittleres Bild) und niedrigen Scherraten (unteres Bild) in Epoxidharzen analysiert werden.

 

Gerätespezifikation:

Temperatur:     -30°C bis 450°C

Arbeitsmodus:  Dynamische und statische Scherung

Scherrate:       0.001 rad/s bis 10 rad/s

Frequenz:        0.01 Hz bis 9.9 Hz

 

Die Morphologie teilkristalliner Polymere kann mit Hilfe der Polarisationsmikroskopie abgebildet werden. Hierbei können Strukturen (z.B. Sphärolithe, transkristalline Bereiche) von ca. 1µm bis einigen mm Größe untersucht werden. Dabei nutzt man die Doppelbrechung von polarisiertem Licht durch die Polymerkristalle aus. Die entsprechenden optischen Eigenschaften sind charakteristisch für einzelne Polymere und werden zur Phasenanalyse und zur Unterscheidung verschiedener Kristallmodifikationen (oberes Bild: Transkristalline und sphärolithische Kristallisation von Polypropylen)  verwendet.

Auch bei amorphen Polymeren dient der Phasenkontrast zur Abbildung, womit z. B. Phasenseparationen verfolgt werden können (unteres Bild: Phasenseparation eines Thermoplasten in einem Epoxid-Harz).