폴리머 과학 및 공학에서 폴리머 블렌드 상용화는 폴리머 블렌드의 특성과 기능을 향상시키기 위한 필수적인 절차입니다. 폴리머 혼합물 상용화를 위한 주요 방법에 대한 광범위한 검토는 COACE에서 제공합니다.
반응의 호환성
섞이지 않는 폴리머 상 사이의 화학 결합을 촉진하기 위해 반응성 상용화 과정을 통해 반응성 작용기가 폴리머 사슬에 통합됩니다. 반응성 호환화에는 다음과 같은 다양한 방법이 자주 사용됩니다:
a. 기능화된 공중합체: 공중합체의 반응성 작용기가 바로 호환제의 구성 요소입니다. 이러한 공중합체는 두 폴리머 상과 반응하여 계면 접착력을 높이고 공유 결합을 생성할 수 있습니다.
b. 반응성 압출: 반응성 혼화제가 녹으면서 폴리머 블렌드와 혼합되는 연속 가공 방법입니다. 높은 전단 및 온도 조건에서 호환제와 폴리머 상이 더 유리하게 반응하여 블렌드 호환성이 향상됩니다.
c. 말레산 무수물의 변형: 말레산 무수물은 다른 폴리머 백본과 반응할 수 있기 때문에 반응성 호환제로 자주 활용됩니다. 무수물기는 변형을 통해 폴리머 사슬에 추가되며, 이는 작용기와 반응하여 공유 결합을 형성하고 호환성을 향상시킵니다.
중합
다양한 폴리머 상 간의 호환성을 높이기 위해 적절한 모노머를 사용하여 공중합체를 합성합니다. 다음은 공중합 기반 호환성을 위한 주요 방법입니다:
a. 무작위 공중합: 섞이지 않는 폴리머상의 단량체가 공중합되어 무작위 공중합체를 생성합니다. 생성된 공중합체 사슬에는 두 단계의 세그먼트가 포함되어 있기 때문에 혼합 호환성이 증가하고 계면 장력이 감소합니다.
b. 블록 공중합: 블록 공중합체는 다양한 상 선호도를 가진 개별 폴리머 블록으로 구성됩니다. 인터페이스에서 이러한 공중합체는 스스로 조립되어 블렌드 호환성을 향상시키는 구조화된 구조를 만듭니다.
c. 이식 중합: 하나의 폴리머 사슬(그라프트라고 함)을 다른 폴리머의 백본에 결합하여 그라프 코폴리머를 만듭니다. 이 방법을 사용하면 폴리머 블렌드 시스템에 호환 세그먼트를 추가하여 계면 접착력을 향상시킬 수 있습니다.
비반응형 호환성
화학 반응 없이 블렌드 호환성을 향상시키는 비반응성 호환 기술은 블렌드 호환성을 개선하는 것을 목표로 합니다. 일반적인 비반응성 방법은 다음과 같이 구성됩니다:
a. 계면활성제 첨가: 섞이지 않는 폴리머의 상 사이의 계면 장력을 줄이기 위해 계면활성제를 첨가합니다. 계면활성제는 계면으로 이동하여 블렌드 호환성을 향상시키고 상 분리를 줄이는 안정화 층을 생성합니다.
b. 나노 입자 첨가: 점토나 실리카 같은 폴리머 혼합물에 나노 입자를 첨가하면 계면 특성이 달라질 수 있습니다. 나노 입자는 물리적 장벽으로 작용하여 계면 접착력을 향상시키고 상 분리를 줄입니다.
c. 호환제 블렌딩: 폴리머 블렌드의 호환성을 높이기 위해 올리고머 또는 저분자량 폴리머와 같은 비반응성 호환제를 혼합합니다. 이러한 호환제는 가소제 역할을 하여 혼화성을 개선하고 점도를 낮추는 기능을 합니다.
물리적 블렌딩
물리적 혼합에서는 호환제를 사용하거나 화학적 변경을 하지 않고 혼합 불가능한 폴리머를 단순히 혼합합니다. 이 방법은 계면층을 생성하고 부분적인 혼화성을 제공함으로써 강력한 계면 접착력을 제공하지 않더라도 호환성을 높일 수 있습니다.
진행 상황 및 예정된 과정
새로운 반응성 상용화제의 개발, 기능화된 나노 입자의 적용, 지속 가능한 바이오 기반 상용화 전략의 연구는 폴리머 혼합물 상용화 분야의 최근 발전의 예입니다. 분광학, 유변학, 현미경을 포함한 추가적인 특성화 방법은 혼합물의 형태와 계면 상호작용을 이해하는 데 도움이 되고 있습니다.
향후 조사 방향은 특정 폴리머 시스템에 대한 호환성 방법을 맞춤화하고, 처리 매개변수를 개선하며, 다중 규모의 호환성 전략을 조사하는 데 중점을 두고 있습니다. 또한 예측 모델과 시뮬레이션 접근법의 개발을 통해 호환성 절차의 설계 및 최적화에 도움이 될 수 있습니다.
폴리머 블렌드의 호환성은 그 특성과 기능을 향상시키는 데 필수적입니다. 반응성 상용화, 공중합, 비반응성 상용화, 물리적 혼합은 블렌드 호환성을 개선하기 위한 특별한 이점과 프로세스를 제공하는 방법 중 하나입니다. 학자들은 특정 폴리머 시스템과 관련된 어려움을 해결하고 실행 가능하고 효과적인 호환성 전략을 수립하기 위해 새로운 기술과 돌파구를 지속적으로 연구하고 있습니다. 폴리머 혼합물 상용화 분야는 지속적인 연구와 혁신을 통해 맞춤형 기능을 갖춘 혁신적인 소재를 개발할 수 있는 상당한 잠재력을 지니고 있습니다. 이러한 방법이 지속적으로 개선됨에 따라 자동차, 포장, 전자 및 기타 산업에서 고성능 폴리머 혼합 재료를 설계하고 생산할 수 있는 새로운 길이 열릴 것입니다.
