Las mezclas de polímeros, formadas por dos o más polímeros inmiscibles, suelen presentar una separación de fases y una adhesión interfacial inadecuadas, lo que se traduce en propiedades mecánicas degradadas. Una estrategia común para aumentar el rendimiento mecánico y la compatibilidad de la mezcla es añadir un compatibilizador. Los efectos de la adición de compatibilizadores en las características morfológicas y mecánicas de las mezclas de polímeros se examinan en detalle en este artículo basado en el conocimiento. Ofrece un examen exhaustivo de los procesos fundamentales, el impacto del tipo y la concentración del compatibilizador y las consiguientes modificaciones de la morfología y el comportamiento mecánico de la mezcla. El objetivo de este artículo es mejorar nuestro conocimiento de la capacidad de los compatibilizantes para alterar eficazmente las propiedades de las mezclas de polímeros mediante la revisión de los estudios más recientes en este campo.
Visión general
1.1 Mezclas de polímeros: Las mezclas de polímeros se componen de dos o más polímeros inmiscibles que pueden mezclarse para crear las funciones y propiedades deseadas.
1.2 Dificultades con las mezclas de polímeros: La reducción del rendimiento, las malas cualidades mecánicas y la separación de fases son con frecuencia el resultado de la incompatibilidad entre los componentes poliméricos.
1.3 Función de los compatibilizadores: Los compatibilizadores se añaden a las mezclas para mejorar las características mecánicas y la miscibilidad de la mezcla reforzando los contactos interfaciales entre las fases poliméricas inmiscibles.
Mecanismos de compatibilización
2.1 Reducción de la tensión interfacial: Al reducir la tensión interfacial entre fases de polímeros inmiscibles, los compatibilizantes mejoran la dispersión y el entremezclado de las cadenas poliméricas.
2.2 Compatibilización reactiva: Compatibilizadores reactivos mejorar la miscibilidad de la mezcla y la adhesión interfacial mediante la formación de enlaces covalentes o procesos de injerto en la interfaz.
2.3 Localización del compatibilizador: Los compatibilizadores tienden a concentrarse en la interfase, donde forman una capa interfacial que impide la separación de fases y reduce la tensión interfacial.
Efecto del tipo de compatibilizador
3.1 Copolímeros en bloque: Debido a que pueden autoensamblarse y crear interfaces entre fases poliméricas inmiscibles, los copolímeros en bloque -como los copolímeros dibloque o tribloque- se utilizan frecuentemente como compatibilizadores.
3.2 Copolímeros de injerto: Estos copolímeros tienen una cadena lateral que posee grupos funcionales que pueden interactuar con los componentes de la mezcla polimérica para favorecer la compatibilidad, y una cadena polimérica dorsal.
3.3 Compatibilizadores reactivos: Estos compatibilizadores tienen grupos funcionales que pueden interactuar químicamente con los componentes de la mezcla de polímeros para producir enlaces covalentes y una mejor adhesión interfacial.
Impacto de la concentración de compatibilizador
4.1 Concentración óptima del compatibilizador: La capacidad del compatibilizador para mejorar la morfología de la mezcla y las propiedades mecánicas se maximiza a una determinada concentración.
4.2 Sobrecompatibilizador: Concentraciones más elevadas de compatibilizador pueden provocar la formación de una tercera fase o la inversión de fases, lo que sería perjudicial para las cualidades de la mezcla.
4.3 Compatibilizador inadecuado: Una concentración inadecuada del compatibilizador puede dar lugar a una mejora limitada de las características de la mezcla y a una adhesión interfacial inadecuada.
Alteraciones morfológicas
5.1 Miscibilidad de la mezcla: La inclusión de un compatibilizador mejora la miscibilidad de la mezcla al reducir el tamaño y la cantidad de dominios dispersos y favorecer una dispersión más uniforme de las fases poliméricas.
5.2 Adhesión interfacial: Se evita la separación de fases y se reduce la tensión interfacial cuando los compatibilizantes aumentan la adhesión interfacial entre las fases poliméricas.
5.3 Morfología interfacial: Dependiendo del tipo de compatibilizante y de la concentración, los compatibilizantes pueden causar alteraciones interfaciales como morfologías core-shell, estructuras co-continuas o capas interfaciales.
Mejora de las propiedades mecánicas
6.1 Resistencia a la tracción y módulo: Los compatibilizadores aumentan la adhesión interfacial y disminuyen la concentración de tensión en la interfase, mejorando así la resistencia a la tracción y el módulo de las mezclas de polímeros.
6.2 Resistencia al impacto: Al favorecer la disipación de energía y detener la propagación de grietas dentro de la mezcla, la adición de compatibilizantes aumenta la resistencia al impacto de las mezclas de polímeros.
6.3 Flexibilidad y ductilidad: Al mejorar la morfología de la mezcla y reducir la fragilidad, los compatibilizadores pueden mejorar la flexibilidad y la ductilidad de las mezclas de polímeros.
Estrategias de compatibilización para determinados sistemas poliméricos
7.1 Compatibilización de mezclas de elastómeros termoplásticos y poliméricos: Métodos para mejorar las características mecánicas y la compatibilidad de las mezclas de termoplásticos y elastómeros poliméricos.
7.2 Compatibilización de mezclas polímero/relleno inorgánico: Métodos de compatibilización para mejorar la adhesión interfacial y la dispersión en compuestos de polímero/relleno inorgánico.
7.3 Compatibilización de compuestos de polímeros y fibras de refuerzo: Métodos para mejorar las prestaciones mecánicas y la compatibilidad de los materiales compuestos de polímeros y fibras de refuerzo.
