Microsc. Microanal. Microstruct. 5, 373-380 (1994)
DOI: 10.1051/mmm:0199400504-6037300

SEM, ToF-SIMS and LFM morphological study of an heterogeneous polymeric surface

Bernard Nysten¹, Geert Verfaillie¹, Etienne Ferain¹, Roger Legras¹, Jean-Benoit Lhoest², Claude Poleunis² et Patrick Bertrand<sup>2

1</sup>  Unité de Chimie et de Physique des hauts Polymères, Université catholique de Louvain, place Croix du Sud, 1, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgium
²  Unité de Physico-Chimie et de Physique des Matériaux, Université catholique de Louvain, place Croix du Sud, 1, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgium

Abstract
Films with an heterogeneous surface have been obtained by compression moulding of mixtures of two incompatible polymers: poly(propylene) (PP) and poly(ethylene terephtalate) (PET). The surface morphology of films prepared with 20% of PP and 80% of PET has been studied by means of various methods: scanning electron microscopy (SEM), time of flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) and lateral force microscopy (LFM). The three methods revealed an heterogeneous surface with a continuous phase including nodules whose size ranges from approximately 1 μm to more than 100 μm. ToF-SIMS analyses identified the chemical nature of this heterogeneity: the continuous phase is PET and the nodules are PP. SEM and LFM were also found to be able to image the surface nodules. This study proved the complementarity of the three methods for the characterisation of the surface morphology of polymer blends.

Résumé
Des films présentant une surface hétérogène ont été obtenus par moulage sous pression de mélanges de deux polymères incompatibles : le polypropylène (PP) et le polyéthylène téréphtalate (PET). La morphologie de surface de films obtenus à partir de 20 % de PP et 80 % de PET à été étudiée par microscopie électronique à balayage (SEM), spectrométrie de masse d'ions secondaires (ToF-SIMS) et microscopie de force latérale. Les trois méthodes ont révélé une surface hétérogène constituée de nodules dont le diamètre varie entre 1 et 100 μm dispersés dans une phase continue. Les analyses en ToF-SIMS ont permis l'identification de la nature chimique de cette hétérogénéité : la phase continue est constituée de PET et les nodules de PP. Les études en SEM et en LFM ont également révélé les nodules en surface. Cette étude a mis en évidence la complémentarité des trois méthodes utilisée pour l'étude de la morphologie de surface des alliages de polymère.

PACS
6141 - Polymers, elastomers, and plastics.
6837 - Microscopy of surfaces, interfaces, and thin films.

Key words
Ethylene terephthalate polymer -- Heterogeneous mixture -- Propylene polymer -- Heterogeneous surface -- Morphology -- Surface structure -- Investigation method -- Scanning electron microscopy -- Secondary ion mass spectrometry -- Time of flight method -- Experimental study -- Organic polymers -- Physicochemistry of polymers -- Macromolecular chemistry -- Materials science -- Applied sciences


© EDP Sciences 1994