Le miscele di polimeri, costituite da due o più polimeri immiscibili, spesso presentano una separazione di fase e un'adesione interfacciale inadeguate, con conseguente degrado delle proprietà meccaniche. Una strategia comune per aumentare le prestazioni meccaniche e la compatibilità della miscela è l'aggiunta di un compatibilizzante. Gli effetti dell'aggiunta di compatibilizzanti sulle caratteristiche morfologiche e meccaniche delle miscele di polimeri sono esaminati in dettaglio in questo articolo basato sulla conoscenza. L'articolo offre un esame approfondito dei processi fondamentali, dell'impatto del tipo e della concentrazione di compatibilizzante e delle conseguenti modifiche alla morfologia e al comportamento meccanico della miscela. L'obiettivo di questo articolo è quello di migliorare le nostre conoscenze sulla capacità dei compatibilizzanti di alterare efficacemente le proprietà delle miscele di polimeri, passando in rassegna gli studi più recenti in questo campo.
Panoramica
1.1 Miscele di polimeri: Le miscele di polimeri sono composte da due o più polimeri immiscibili che possono essere miscelati per ottenere le funzioni e le proprietà desiderate.
1.2 Difficoltà con le miscele di polimeri: Prestazioni ridotte, qualità meccaniche scadenti e separazione di fase sono spesso il risultato di incompatibilità tra i componenti polimerici.
1.3 La funzione dei compatibilizzanti: I compatibilizzanti vengono aggiunti alle miscele per migliorare le caratteristiche meccaniche e la miscibilità della miscela, rafforzando i contatti interfacciali tra le fasi polimeriche immiscibili.
Meccanismi di compatibilità
2.1 Riduzione della tensione interfacciale: Riducendo la tensione interfacciale tra fasi di polimeri immiscibili, i compatibilizzanti migliorano la dispersione e la mescolanza delle catene polimeriche.
2.2 Compatibilità reattiva: Compatibilizzatori reattivi migliorare la miscibilità della miscela e l'adesione interfacciale mediante la formazione di legami covalenti o processi di innesto all'interfaccia.
2.3 Localizzazione dei compatibilizzanti: I compatibilizzanti hanno la tendenza a riunirsi all'interfaccia, dove costituiscono uno strato interfacciale che impedisce la separazione di fase e riduce la tensione interfacciale.
Effetto del tipo di compatibilizzante
3.1 Copolimeri a blocchi: Poiché possono autoassemblarsi e creare interfacce tra fasi polimeriche immiscibili, i copolimeri a blocchi, come i copolimeri diblocchi o triblocchi, sono spesso utilizzati come compatibilizzanti.
3.2 Copolimeri ad innesto: Questi copolimeri hanno una catena laterale con gruppi funzionali che possono interagire con i componenti della miscela polimerica per promuovere la compatibilità e una catena polimerica dorsale.
3.3 Compatibilizzanti reattivi: Questi compatibilizzanti hanno gruppi funzionali che possono interagire chimicamente con i componenti della miscela polimerica per produrre legami covalenti e una migliore adesione interfacciale.
Impatto della concentrazione di compatibilizzante
4.1 Concentrazione ottimale del compatibilizzante: La capacità del compatibilizzante di migliorare la morfologia della miscela e le proprietà meccaniche è massima a una certa concentrazione.
4.2 Eccesso di compatibilizzante: Concentrazioni più elevate di compatibilizzante possono provocare la formazione di una terza fase o l'inversione di fase, con conseguenti effetti negativi sulle qualità della miscela.
4.3 Compatibilizzante inadeguato: Una concentrazione inadeguata di compatibilizzante può determinare un miglioramento limitato delle caratteristiche della miscela e un'adesione interfacciale inadeguata.
Alterazioni morfologiche
5.1 Miscibilità della miscela: L'inclusione di un compatibilizzante migliora la miscibilità della miscela riducendo le dimensioni e la quantità di domini dispersi e favorendo una dispersione più uniforme delle fasi polimeriche.
5.2 Adesione interfacciale: La separazione delle fasi è impedita e la tensione interfacciale è ridotta quando i compatibilizzanti aumentano l'adesione interfacciale tra le fasi polimeriche.
5.3 Morfologia interfacciale: A seconda del tipo e della concentrazione dei compatibilizzanti, questi ultimi possono causare alterazioni interfacciali come morfologie a guscio, strutture co-continue o strati interfacciali.
Miglioramento delle proprietà meccaniche
6.1 Resistenza alla trazione e modulo: I compatibilizzanti aumentano l'adesione interfacciale e diminuiscono la concentrazione delle tensioni all'interfaccia, migliorando così la resistenza alla trazione e il modulo delle miscele di polimeri.
6.2 Resistenza agli urti: Favorendo la dissipazione dell'energia e arrestando la diffusione di cricche all'interno della miscela, l'aggiunta di compatibilizzanti aumenta la resistenza agli urti delle miscele di polimeri.
6.3 Flessibilità e duttilità: Migliorando la morfologia della miscela e riducendo la fragilità, i compatibilizzanti possono migliorare la flessibilità e la duttilità delle miscele di polimeri.
Strategie di compatibilità per particolari sistemi polimerici
7.1 Compatibilità delle miscele di elastomeri termoplastici e polimerici: Metodi per migliorare le caratteristiche meccaniche e la compatibilità delle miscele di elastomeri termoplastici e polimerici.
7.2 Compatibilità di miscele di polimeri e cariche inorganiche: Metodi di compatibilizzazione per migliorare l'adesione interfacciale e la dispersione nei compositi polimero/riempitivo inorganico.
7.3 Compatibilità dei compositi polimero/fibra di rinforzo: Metodi per migliorare le prestazioni meccaniche e la compatibilità dei compositi costituiti da polimeri e fibre di rinforzo.
