Afin d'accroître la compatibilité des composants incompatibles dans les mélanges de polymères, les compatibilisateurs sont des additifs essentiels. L'objectif de COACE est de donner un aperçu complet du fonctionnement des compatibilisateurs et des méthodes par lesquelles ils améliorent la compatibilité. Nous pouvons en apprendre davantage sur le rôle des compatibilisateurs dans l'amélioration des performances des mélanges et des qualités des matériaux en étudiant les interactions moléculaires et les techniques qu'ils utilisent.
Principes de compatibilisation
Grâce à diverses méthodes, les compatibilisants permettent de mélanger des polymères non miscibles ou incompatibles.
a. Les compatibilisants permettent d'améliorer les interactions au niveau moléculaire en abaissant la tension interfaciale et en favorisant l'adhésion interfaciale entre des polymères non miscibles.
b. Contrôle de la morphologie : Les compatibilisants affectent la morphologie et le comportement des phases des mélanges, ce qui permet de produire des structures plus esthétiques telles que des réseaux interpénétrés ou des phases dispersées.
c. Groupes fonctionnels réactifs : Les groupes fonctionnels réactifs peuvent être trouvés dans les compatibilisants, qui réagissent chimiquement avec la matrice polymère pour produire des liaisons covalentes à l'interface et augmenter la compatibilité.
d. Extension de la chaîne : En s'étendant dans la matrice polymère, les compatibilisants à segments de chaîne longs peuvent rapprocher les phases non miscibles et améliorer la compatibilité.
Les compatibilisants produisent les effets escomptés grâce à des interactions moléculaires particulières.
a. Enchevêtrement des chaînes : En s'enchevêtrant avec les polymères non miscibles, les agents de compatibilité dont les chaînes polymères sont compatibles peuvent atténuer la séparation des phases et augmenter la miscibilité.
b. Réduction de la tension interfaciale : En adhérant à l'interface, les agents de compatibilité abaissent la barrière énergétique pour le mélange des phases en réduisant la tension interfaciale entre les phases non miscibles.
c. Gêne stérique : Les compatibilisants dotés de longues chaînes ou de groupes latéraux volumineux provoquent un encombrement stérique qui empêche la séparation des phases et facilite la formation d'un mélange plus uniforme.
d. Groupes fonctionnels réactifs : Les compatibilisants possédant des groupes fonctionnels réactifs ont la capacité d'interagir chimiquement avec des polymères incompatibles pour créer des liaisons covalentes qui renforcent l'adhérence.
Types de compatibilisants
Pour améliorer la compatibilité, les différents types de compatibiliseurs utilisent des tactiques distinctes. Ces tactiques sont les suivantes :
a. Copolymères à blocs : Ces mélanges de polymères sont constitués de deux ou plusieurs blocs de polymères chimiquement séparés, chacun d'entre eux ayant une préférence pour un composant polymère particulier, ce qui favorise la compatibilité.
b. Copolymères greffés : Les chaînes latérales, ou greffons, sont fixées à un polymère dorsal dans les copolymères greffés. En interagissant avec les polymères non miscibles, ces chaînes latérales peuvent améliorer la compatibilité.
c. Les compatibilisants réactifs, également connus sous le nom de groupes fonctionnels réactifs, sont des composés qui réagissent chimiquement avec la matrice polymère pour produire des liaisons covalentes et améliorer la compatibilité.
d. Compatibilisants à base d'anhydride maléique (MAH): En estérifiant ou en amidant les chaînes de polymères, les compatibilisants à base de MAH relient les phases non miscibles et améliorent l'adhérence interfaciale.
Amélioration des propriétés des matériaux
Les compatibilisants confèrent aux mélanges de polymères un certain nombre d'avantages en augmentant la compatibilité :
a. Propriétés mécaniques : En favorisant l'adhésion interfaciale et en réduisant les concentrations de contraintes, les agents de compatibilité améliorent la résistance mécanique, la ténacité et la résistance aux chocs des mélanges de polymères.
b. Propriétés rhéologiques : En modifiant la viscosité des mélanges et le comportement de l'écoulement à l'état fondu, les agents de compatibilité améliorent la facilité de traitement et permettent le développement de structures complexes.
c. Stabilité thermique : En élargissant la gamme des conditions de traitement et en réduisant le risque de détérioration, les agents de compatibilité contribuent à améliorer la stabilité thermique.
d. Propriétés électriques et optiques : Les compatibilisants peuvent affecter la transparence optique, les caractéristiques diélectriques et la conductivité électrique d'un mélange de polymères, ce qui ouvre de nouvelles possibilités d'utilisation dans les domaines de l'optoélectronique et de l'électronique.
En conclusion, les agents de compatibilité sont essentiels pour accroître la compatibilité des éléments incompatibles dans les mélanges de polymères. Ils réduisent la séparation des phases et augmentent la miscibilité grâce à l'extension de la chaîne, aux interactions réactives, à l'adhésion interfaciale et au contrôle morphologique. Les compatibilisants améliorent la résistance mécanique, la stabilité thermique, le comportement rhéologique et les propriétés électriques/optiques d'un matériau. Les chercheurs et les ingénieurs peuvent améliorer les formules de mélange et créer des solutions personnalisées pour une variété d'applications en comprenant les mécanismes et les tactiques utilisés par les compatibilisateurs. Cela peut conduire à des avancées dans un certain nombre d'industries.
