Durch Hinzufügen reaktiver funktioneller Gruppen, die die chemische Bindung zwischen nicht mischbaren Polymerphasen fördern, ist die reaktive Kompatibilisierung ein wirksamer Ansatz zur Verbesserung der Kompatibilität von Polymermischungen. In dieser umfassenden Studie wird untersucht, wie die reaktive Kompatibilisierung die Kompatibilität von Polymermischungen verbessert und welche Mechanismen ihr zugrunde liegen. Sie befasst sich mit den Theorien, die der reaktiven Kompatibilisierung zugrunde liegen, spricht über verschiedene Ansätze zur reaktiven Kompatibilisierung und beschreibt die Vor- und Nachteile dieser Strategie. Um den Lesern einen vollständigen Überblick über die Auswirkungen der reaktiven Kompatibilisierung auf Polymermischungen zu geben, wird in dem Artikel auch erörtert, wie sie die Morphologie der Mischung, die mechanischen Eigenschaften und die Verarbeitungsmerkmale beeinflusst.

Grundsätze der reaktiven Kompatibilisierung

Der Einbau reaktiver funktioneller Gruppen in die Polymerketten nicht mischbarer Polymerphasen ist die Grundlage für die Prinzipien der reaktiven Kompatibilisierung. Die Hauptziele der reaktiven Kompatibilisierung sind die folgenden:

a. Adhäsion an der Grenzfläche: Kovalente Bindungen werden an der Grenzfläche nicht mischbarer Polymerphasen durch die chemische Reaktion reaktiver funktioneller Gruppen gebildet. Durch Senkung der Grenzflächenspannung und Erhöhung der Phasenkompatibilität erhöht diese kovalente Verbindung die Grenzflächenhaftung.

b. Kontrolle der Morphologie: Durch die Förderung der Entwicklung fein dispergierter Phasen, die Verringerung der Größe dispergierter Bereiche und die Verhinderung der Phasentrennung steuert die reaktive Kompatibilisierung die Morphologie der Mischung. Sie verbessert die Kompatibilität der Mischung, indem sie zu einer einheitlicheren und homogeneren Morphologie führt.

Methoden der reaktiven Kompatibilisierung

Um die Kompatibilität von Polymermischungen zu verbessern, werden bei der reaktiven Kompatibilisierung häufig eine Reihe von Methoden eingesetzt. Zu diesen Methoden gehören:

a. Funktionalisierte Copolymere: Reaktive funktionelle Gruppen in Copolymeren sind der Stoff, aus dem Kompatibilisatoren gemacht sind. Durch chemische Bindungen können die Segmente dieser Copolymere mit den Polymerphasen reagieren, um die Haftung an den Grenzflächen zu fördern. Zu den reaktiven funktionellen Gruppen gehören Isocyanat, Epoxid, Maleinsäureanhydrid und andere mehr.

b. Reaktives Strangpressen: Bei diesem beliebten Verfahren werden Schmelzmischung und chemische Reaktionen kombiniert. Beim Extrusionsverfahren werden den Polymerphasen reaktive Kompatibilisatoren zugesetzt, um chemische Wechselwirkungen zwischen dem Kompatibilisator und der hohen Temperatur und Scherung zu erleichtern. Dies führt zu einer verbesserten Grenzflächenhaftung und Mischungsverträglichkeit.

c. Reaktive Monomere oder Comonomere werden dem Mischsystem durch den Prozess der reaktiven Kompatibilisierung in situ zugesetzt. Diese reaktiven Monomere oder Comonomere copolymerisieren während der Schmelzverarbeitung mit den Polymerphasen und bilden Copolymerketten, die die Mischungsverträglichkeit verbessern.

Vorteile der Kompatibilisierung in der Antwort

Die Verbesserung der Kompatibilität von Polymermischungen durch reaktive Kompatibilisierung hat mehrere Vorteile.

a. Verbesserte Grenzflächenhaftung: Die reaktive Kompatibilisierung schafft eine chemische Verbindung, die die Grenzflächenhaftung zwischen nicht mischbaren Polymerphasen erheblich verbessert. Infolgedessen ist die Grenzflächenspannung geringer und die Kompatibilität größer, was die mechanischen Eigenschaften und die Materialleistung verbessert.

b. Kontrolle der Morphologie: Die Morphologie des Gemischs kann durch reaktive Kompatibilisierung manipuliert und kontrolliert werden. Sie unterdrückt die Phasentrennung, verkleinert die Domänengröße und fördert die Bildung fein verteilter Phasen. Diese regulierte Form kann zu besseren mechanischen und thermischen Eigenschaften sowie zu einer erhöhten Kompatibilität der Mischung führen.

c. Maßgeschneiderte Materialeigenschaften: Durch die sorgfältige Auswahl und Schaffung reaktiver funktioneller Gruppen ermöglicht die reaktive Kompatibilisierung die Entwicklung und Anpassung von Materialeigenschaften. Durch Änderung der Zusammensetzung und Struktur des reaktiven Kompatibilisierungsmittels können bestimmte Eigenschaften wie mechanische Festigkeit, thermische Stabilität und chemische Beständigkeit angestrebt und erreicht werden.

Beschränkungen und Herausforderungen

Die reaktive Kompatibilisierung hat mehrere Vorteile, aber es gibt auch Nachteile und Schwierigkeiten bei der Umsetzung in die Praxis. Dazu gehören:

a. Kompatibilitätsbereich: Nicht jede Polymermischung profitiert von der reaktiven Kompatibilisierung. Die Kompatibilität der reaktiven funktionellen Gruppen mit den verschiedenen Polymerphasen ist entscheidend für den Erfolg der Technik. Es gibt Situationen, in denen die nicht mischbaren Polymersysteme nicht über die richtigen reaktiven Gruppen verfügen, um eine starke chemische Verbindung einzugehen.

b. Reaktionsdynamik: Es kann schwierig sein, die Reaktionsdynamik während der reaktiven Kompatibilisierung zu kontrollieren und zu verkomplizieren. Die Effizienz des Kompatibilisierungsprozesses kann durch Variablen wie Reaktionstemperaturen, Geschwindigkeiten und das Vorhandensein von konkurrierenden Reaktionen beeinflusst werden. Um die gewünschte Kompatibilität der Mischung zu erreichen, müssen die idealen Reaktionsbedingungen sorgfältig bestimmt werden.

c. Beladung mit Kompatibilisierungsmittel: Die Kosten, die Verarbeitbarkeit und andere Eigenschaften des Materials können durch die vergleichsweise große Menge an Kompatibilisierungsmittel, die für eine effiziente reaktive Kompatibilisierung benötigt wird, beeinträchtigt werden. Es ist wichtig, ein Gleichgewicht zwischen den erwarteten Leistungsverbesserungen und der erforderlichen Menge an Kompatibilisierungsmittel zu finden.

Durch die Förderung der Grenzflächenadhäsion und die Steuerung der Mischungsmorphologie ist die reaktive Kompatibilisierung von wesentlicher Bedeutung für die Verbesserung der Kompatibilität von Polymermischungen. Reaktive funktionelle Gruppen werden mittels funktionalisierter Copolymere, reaktiver Extrusion und reaktiver Kompatibilisierung in situ in Materialien eingebracht, wodurch die mechanische Leistung, die Verarbeitungseigenschaften und die Materialqualitäten verbessert werden. Die reaktive Kompatibilisierung ist mit Einschränkungen und Schwierigkeiten verbunden, aber neue Entwicklungen auf diesem Gebiet erweitern ständig ihre Einsatzmöglichkeiten.

Durch ein vertieftes Verständnis der Konzepte und Mechanismen, die reaktive KompatibilisierungMit Hilfe der reaktiven Kompatibilisierung können Wissenschaftler diese Methodik verbessern und maßgeschneiderte Lösungen für bestimmte Polymermischungen anbieten. Im Zuge der Weiterentwicklung des Gebiets ist die Herstellung von Hochleistungs-Polymermischungen in einer Vielzahl von Branchen, wie z. B. der Elektronik-, Automobil- und Verpackungsindustrie, vielversprechend, wenn die reaktive Kompatibilisierung effektiv eingesetzt wird.