Aufgrund von Unterschieden in ihrer chemischen Struktur und ihren physikalischen Eigenschaften weisen Polymermischungen, die aus zwei oder mehr verschiedenen Polymeren bestehen, manchmal eine eingeschränkte Kompatibilität auf. Die Verwendung von Verträglichkeitsvermittlern, die oft auch als Kompatibilisierungsmittel oder reaktive Modifikatoren bezeichnet werden, ist für die Verbesserung der Kompatibilität von Polymermischungen unerlässlich.
Eine der wichtigsten Methoden zur Verbesserung der Kompatibilität ist die Förderung der Grenzflächenhaftung zwischen den nicht mischbaren Polymeren in der Mischung. Um die Grenzflächenkontakte zu verstärken und die Grenzflächenspannung zu verringern, besitzen Kompatibilisatoren funktionelle Gruppen, die mit beiden Polymeren interagieren können. Die Phasentrennung wird durch die verbesserte Adhäsion verringert, was auch die Gesamtkompatibilität des Blends verbessert.
Reaktive funktionelle Gruppen: Zahlreiche Kompatibilisatoren verfügen über reaktive funktionelle Gruppen, die mit den Polymeren des Blends chemisch interagieren können. Indem sie kovalente Verbindungen zwischen den inkompatiblen Polymeren entstehen lassen, tragen diese reaktiven Gruppen dazu bei, ein Netzwerk aufzubauen, das die Kompatibilität erhöht. Pfropfung, Vernetzung und Copolymerisation sind Beispiele für Funktionalisierungsreaktionen, die die intermolekularen Wechselwirkungen verbessern und homogenere Mischungsstrukturen erzeugen.
Kontrolle der Morphologie: Durch Anpassung der Größe, Verteilung und Dispersion der dispergierten Phase innerhalb der kontinuierlichen Phase können Verträglichkeitsvermittler die Morphologie von Polymermischungen verändern. Kompatibilisatoren fördern eine feinere und einheitlichere Morphologie, was zu einer besseren Kompatibilität der Mischungen und zu besseren mechanischen Eigenschaften führt. Sie tun dies, indem sie die Größe der verstreuten Domänen verringern oder indem sie Grenzflächenschichten bilden, die reich an Kompatibilisatoren sind.
Verzweigung und Kettenverlängerung: Einige Kompatibilisatoren haben die Fähigkeit, Verzweigungsstrukturen hinzuzufügen oder die Polymerketten zu verlängern, was die Kompatibilität in Polymermischungen verbessern kann. Die Kettenverlängerung verbessert die Interdiffusion und verringert die Phasentrennung, indem sie die molekulare Verflechtung zwischen den Polymeren erhöht. Außerdem kann die Verzweigung die Struktur der Polymerkette verändern, was die Mobilität der Polymersegmente verringert und die Kompatibilität erhöht.
Energiedissipation und Versteifung: Einige Kompatibilisatoren verfügen über Methoden zur Energiedissipation, z. B. gummiartige Domänen oder Segmente aus Elastomeren. Diese Domänen sind in der Lage, während der Verformung Energie zu absorbieren und wieder abzugeben, was die Zähigkeit und Schlagfestigkeit der Mischung erhöht. Durch Kompatibilisatoren mit Energiedissipationsfähigkeiten werden die nachteiligen Auswirkungen der Phasentrennung verringert und die Widerstandsfähigkeit des Blends gegen die Ausbreitung von Brüchen verbessert.
Beeinflussung der Verarbeitungsbedingungen: Verträglichkeitsvermittler können auch einen Einfluss auf die Verarbeitung von Polymermischungen haben. Sie können die Viskosität, Flexibilität und Stabilität der Schmelze verändern und so die Verarbeitung und Kombination nicht mischbarer Polymere während des Schmelzvorgangs erleichtern. Verträglichkeitsvermittler mit verbesserten Verarbeitungseigenschaften erleichtern die effektive Vermischung der Schmelze, indem sie die Grenzflächenwechselwirkungen und die Dispersion zwischen den Mischungsbestandteilen fördern.
Verträglichkeitsvermittler sind wichtig, um die Kompatibilität von Polymermischungen zu erhöhen, indem sie reaktive Wechselwirkungen fördern, die Polymerketten verlängern, die Morphologie regulieren, Energie ableiten und die Verarbeitungsbedingungen verändern. Hersteller können durch den Einsatz von Kompatibilisatoren Polymermischungen mit höheren mechanischen Eigenschaften, erhöhter Wärmestabilität und mehr Anwendungsmöglichkeiten herstellen. Das Verständnis der Prozesse, durch die Kompatibilisatoren die Kompatibilität erhöhen, hilft bei der logischen Gestaltung und Auswahl dieser Additive und öffnet die Tür für die Schaffung innovativer Polymermischungen in einer Vielzahl von Branchen.