Механические, термические и барьерные свойства полимерных смесей и композитов в значительной степени зависят от межфазной адгезии между фазами полимеров. Из-за различий в форме, полярности и химическом составе фаз добиться значительной межфазной адгезии довольно сложно. С другой стороны, введение уникальных сплавов-компатибилизаторов продемонстрировало потенциал для улучшения общих характеристик полимерных систем и межфазной адгезии. В данной статье рассматриваются методы, с помощью которых специфические сплавы-компатибилизаторы улучшают межфазную адгезию, а также их влияние на морфологию полимерных смесей и их применимость в различных отраслях промышленности.
Знания о межфазной адгезии
Прочность связи, образующейся между двумя соседними полимерными фазами, называется межфазной адгезией. Разделение фаз, вызванное слабой межфазной адгезией, может ухудшить эксплуатационные и механические характеристики. Межмолекулярные взаимодействия, поверхностная энергия и совместимость полимерных фаз являются факторами, влияющими на межфазную адгезию. Специальные совместители сплавов, выступая в роли молекулярных мостиков или совместителей, способствуют возникновению межфазных контактов и улучшают совместимость между фазами, помогая преодолеть эти трудности. Благодаря своим особым свойствам они могут изменять межфазную область, улучшая адгезию и функциональность.
Механизмы усиления межфазной адгезии
С помощью различных методов специальные сплавы-компатибилизаторы повышают межфазную адгезию. Одним из методов является снижение межфазного натяжения между полимерными фазами. Мигрируя преимущественно к границе раздела фаз, молекулы компатибилизатора снижают межфазную энергию и улучшают смачивание и растекание полимерных фаз. В результате улучшается адгезия и увеличивается площадь межфазного контакта.
Развитие взаимопроникающей или совместно-непрерывной сетевой структуры - это другой механизм. Распространяясь между несмешивающимися полимерными фазами, фаза компатибилизатора может создавать сеть, охватывающую границу раздела фаз или непрерывную фазу. Физически опутывая полимерные фазы, усиливая механическое сцепление и облегчая передачу напряжения через границу раздела, эта межфазная сеть способствует межфазной адгезии.
Кроме того, ковалентная связь на границе раздела может возникнуть в результате химической реакции некоторых совместителей сплавов с полимерными фазами. Эти реакции могут быть вызваны реактивными элементами, добавленными в сплав, или функциональными группами, содержащимися в компатибилизаторе. Межфазная адгезия и стабильность полимерной смеси или композита улучшаются за счет образования ковалентных связей.
Влияние на морфологию полимерных смесей
Использование уникальных сплавов-компатибилизаторов может существенно повлиять на форму полимерных смесей. Присутствие компатибилизатора в смешиваемых полимерных смесях может изменить размер, форму и распределение дисперсной фазы. Это объясняется способностью компатибилизатора регулировать кинетику фазового разделения и снижать межфазное натяжение. Способствуя образованию более однородной дисперсии и более мелких дисперсных доменов, компатибилизатор может оказывать эффект нуклеирующего агента.
Кроме того, компатибилизатор может влиять на фазовое поведение смеси. Он может вызвать появление новой фазы, сдвинуть границы фаз или понизить критическую температуру смешиваемости. Концентрация совместителя, молекулярная масса и химическая структура - вот некоторые из переменных, которые влияют на эти эффекты. Тщательно подобрав и разработав индивидуальный совместитель сплавов, можно изменять морфологию полимерных смесей для улучшения определенных характеристик.
Использование в промышленности
Улучшенная межфазная адгезия, достигаемая с помощью уникальных совместителей сплавов, находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Совмещение полимерных смесей улучшает механические характеристики и ударопрочность деталей, изготовленных из смешанных или переработанных материалов в автомобильной промышленности. Совместители продлевают срок хранения упакованных товаров за счет усиления барьерных свойств многослойных пленок, используемых в упаковке. Повышенная межфазная адгезия в модифицированных полимерами бетонах и растворах обеспечивает более высокие эксплуатационные характеристики и долговечность в строительной отрасли. Совместители также используются в электронной промышленности, где они улучшают эксплуатационные характеристики электрооборудования, способствуя сцеплению полимеров с металлом.
В смесях и композитах специальные сплавы-компатибилизаторы показали себя как полезные инструменты для повышения межфазной адгезии между полимерными фазами. Эти совместители улучшают межфазную адгезию, что приводит к улучшению механических, термических и барьерных свойств, за счет снижения межфазного натяжения, создания взаимопроникающих сетей или стимулирования химических процессов. Морфологические изменения в полимерных смесях, происходящие в результате компатибилизации, еще больше повышают общие характеристики материалов. Ожидается, что использование специальных сплавов-компатибилизаторов будет расти, поскольку предприятия продолжают искать сложные полимерные системы с индивидуальными свойствами. Это будет способствовать разработке новых материалов для различных областей применения.
