2種類以上の非混和性ポリマーからなるポリマーのブレンドは、相分離や界面接着が不十分であることが多く、その結果、機械的特性が低下する。ブレンドの機械的性能と相溶性を向上させるための一般的な戦略は、相溶化剤の添加である。この知識ベースの論文では、ポリマーブレンドの形態学的および機械的特性に対する相溶化剤の添加の効果を詳細に検討する。この論文では、基本的なプロセス、相溶化剤の種類と濃度の影響、そしてそれに伴うブレンドの形態と機械的挙動の変化について徹底的に検証しています。この論文の目的は、この分野における最新の研究をレビューすることにより、ポリマーブレンドの特性を効率的に変化させる相溶化剤の能力に関する知識を向上させることである。

概要

1.1 ポリマーブレンド：ポリマーブレンドは、2種類以上の混和しないポリマーで構成され、それらを混合することで所望の機能や特性を作り出すことができる。

1.2 ポリマーブレンドの難点：性能の低下、機械的性質の低下、相分離は、ポリマー成分間の非相溶性の結果であることが多い。

1.3 相溶化剤の機能：相容化剤は、非混和性ポリマー相間の界面接触を強化することにより、機械的特性とブレンド混和性を向上させるためにブレンドに添加される。

相溶化のメカニズム

2.1 界面張力の低下：相溶しないポリマーの相間の界面張力を低下させることにより、相溶化剤はポリマー鎖の分散と交絡を改善する。

2.2 反応性コンパチビライゼーション： 反応性相溶化剤 界面で共有結合やグラフト化プロセスを形成することにより、ブレンドの混和性や界面接着性を高める。

2.3 相溶化剤の局在化：相溶化剤は界面に集まる性質があり、そこで界面層を形成して相分離を防ぎ、界面張力を低下させる。

相溶化剤の種類の影響

3.1 ブロック共重合体：ブロック共重合体は、自己集合して非混和性ポリマー相間に界面を形成することができるため、ジブロック共重合体やトリブロック共重合体などのブロック共重合体は、相溶化剤として頻繁に利用される。

3.2 グラフト共重合体：これらのコポリマーは、ポリマーミックスの成分と相互作用して相溶性を促進する官能基を持つ側鎖と、骨格となるポリマー鎖を持つ。

3.3 反応性相溶化剤：これらの相溶化剤は、ポリマーブレンドの成分と化学的に相互作用して共有結合を生成し、界面接着性を向上させる官能基を有する。

コンパチビライザー濃度の影響

4.1 最適な相溶化剤濃度：相溶化剤のブレンド形態と機械的特性を改善する能力は、ある濃度で最大になる。

4.2 過剰相溶化：相溶化剤の濃度が高くなると、第三相の形成や相反転を引き起こす可能性があり、ブレンドの品質に悪影響を及ぼす。

4.3 不十分な相溶化剤：相溶化剤の濃度が不十分な場合、ブレンド特性の改善が限定的となり、界面接着が不十分となる可能性がある。

形態学的変化

5.1 ブレンド混和性：相溶化剤の配合は、散在するドメインのサイズと量を低下させ、ポリマー相のより均一な分散を促すことにより、ブレンド混和性を向上させる。

5.2 界面接着：相溶化剤がポリマー相間の界面接着力を高めると、相分離が防止され、界面張力が低下する。

5.3 界面形態：相溶化剤の種類と濃度によっては、コアシェル形態、共連続構造、界面層などの界面変化を引き起こすことがある。

機械的特性の向上

6.1 引張強さと弾性率：相溶化剤は界面接着性を高め、界面での応力集中を減少させるため、ポリマーブレンドの引張強さと弾性率を高める。
6.2 耐衝撃性：相溶化剤の添加は、エネルギー散逸を促し、混合物内での亀裂の広がりを阻止することにより、ポリマーブレンドの耐衝撃性を向上させる。

6.3 柔軟性と延性：相溶化剤は、ブレンドのモルフォロジーを向上させ、脆性を低下させることで、ポリマーブレンドの柔軟性と延性を向上させることができる。

特定のポリマー系における相溶化戦略

7.1 熱可塑性プラスチックとポリマーエラストマーブレンドの相溶化：熱可塑性プラスチックとポリマーエラストマーブレンドの機械的特性と相溶性を向上させる方法。

7.2 ポリマー/無機フィラーブレンドの相溶化：ポリマー/無機フィラー複合材料の界面接着性と分散性を向上させるための相溶化の方法。

7.3 ポリマー／強化繊維複合材料の相溶化：ポリマーと強化繊維からなる複合材料の機械的性能と相溶性を向上させる方法。