Structure et morphologie des mélanges de polymères
L'un des éléments les plus fondamentaux affectant les performances des mélanges de polymères est leur structure morphologique. Les mélanges de polymères sont hétérogènes, c'est pourquoi les différentes compositions ont des structures morphologiques variées. Le traitement peut entraîner des différences même entre des mélanges de même composition. Les différents facteurs environnementaux entraînent également des structures morphologiques différentes.
Les caractéristiques des mélanges de polymères sont considérablement modifiées par diverses caractéristiques morphologiques. En examinant les structures morphologiques des alliages de polymères, nous pouvons déterminer le degré de compatibilité entre les polymères et, à son tour, déterminer le lien entre la composition du système, la compatibilité, la microstructure et les propriétés mécaniques.
Microstructure d'un alliage de polymères
(1) Propriétés morphologiques des systèmes de mélange de polymères amorphes
Il existe trois catégories principales de structures morphologiques pour les matériaux amorphes. systèmes de mélanges de polymèresStructure continue biphasée interpénétrée, emboîtement biphasé (également appelé structure en quinconce) et structure continue monophasée.
(2) Propriétés morphologiques des alliages de polymères cristallins
Les alliages de polymères cristallins peuvent être utilisés dans deux contextes différents. Dans le système de mélange, l'un des composants est un polymère cristallin, tandis que les autres composants sont des polymères amorphes. Dans le système de copolymère, tous les polymères sont des polymères cristallins.
sphérulites en polymère
(3) Couche d'interface en alliage de polymères mélangés
Le système mélangé de deux polymères, qui se compose des régions indépendantes des deux polymères et de la zone de transition créée entre les deux polymères, présente trois structures régionales. La couche d'interface est le nom de cette région de transition. Les performances du mélange sont fortement influencées par la structure et les propriétés de la couche d'interface, qui expriment le degré de compatibilité entre les polymères du mélange et la force des liaisons entre les phases.
Création de la couche d'interface : Le polymère passe par deux phases lors du mélange. La mise en contact des deux polymères est l'étape initiale. La diffusion mutuelle des segments macromoléculaires des deux polymères est la deuxième étape. La création de la couche d'interface biphasée résulte également de la diffusion mutuelle des chaînes macromoléculaires.
Microstructure du polymère et de la fibre de verre
La diffusion mutuelle de segments macromoléculaires de polymères peut se produire dans deux circonstances différentes :
Les deux segments de macromolécules diffuseront l'un dans l'autre à une vitesse similaire si deux macromolécules de polymères ont des mobilités comparables ;
La vitesse de diffusion entre les deux phases est très variable et peut même être unidirectionnelle si la mobilité des deux macromolécules est très différente. Il existe un gradient de concentration clair dans les deux phases, résultant de la diffusion des segments macromoléculaires des deux polymères l'un parmi l'autre.
L'épaisseur de la couche d'interface : La compatibilité des deux polymères a un impact important sur l'épaisseur de l'interface. Un contact extrêmement clair et net entre les deux phases sera présent lorsque deux polymères peu compatibles sont combinés ;
Le degré d'interdiffusion des segments macromoléculaires des deux phases dans le mélange sera élevé si les deux polymères sont compatibles, et l'épaisseur de la couche d'interface entre les deux phases sera élevée. Si les deux polymères sont complètement miscibles, le mélange présentera une interface de phase nette. Lorsqu'un système homogène est finalement établi, l'interface de phase disparaît complètement.
Adhésion à l'interface : La liaison chimique entre les deux macromolécules de polymère et la force de valence secondaire entre les deux phases déterminent l'adhérence de deux surfaces de polymère l'une à l'autre. La tension interfaciale est un facteur majeur dans la détermination de la taille de la force de valence secondaire pour la majorité des mélanges de polymères. La force d'adhésion augmente lorsque la tension interfaciale entre les deux phases diminue. Elle est liée à la compatibilité entre les polymères, basée sur l'étendue de la diffusion mutuelle des segments de polymères. Plus la force d'adhésion de l'interface est forte et plus les qualités mécaniques du mélange sont bonnes, meilleure est la compatibilité.
