Смеси полимеров, состоящие из двух или более несмешивающихся полимеров, часто демонстрируют недостаточное разделение фаз и межфазное сцепление, что приводит к ухудшению механических свойств. Общей стратегией для повышения механических характеристик и совместимости смеси является добавление компатибилизатора. В этой статье, основанной на знаниях, подробно рассматривается влияние добавления совместителя на морфологические и механические характеристики полимерных смесей. В ней подробно рассматриваются фундаментальные процессы, влияние вида и концентрации компатибилизатора, а также последующие изменения морфологии и механических характеристик смесей. Цель данной статьи - расширить наши знания о способности компатибилизаторов эффективно изменять свойства полимерных смесей путем обзора последних исследований в этой области.
Обзор
1.1 Полимерные смеси: Полимерные смеси состоят из двух или более несмешивающихся полимеров, которые могут быть смешаны для получения желаемых функций и свойств.
1.2 Трудности с полимерными смесями: Снижение эксплуатационных характеристик, плохие механические свойства и разделение фаз часто являются результатом несовместимости полимерных компонентов.
1.3 Назначение компатибилизаторов: Совместители добавляются в смеси для улучшения механических характеристик и смешиваемости смесей путем укрепления межфазных контактов между несмешивающимися полимерными фазами.
Механизмы компатибилизации
2.1 Снижение межфазного натяжения: Снижая межфазное натяжение между фазами несмешивающихся полимеров, компатибилизаторы улучшают дисперсию и взаимопроникновение полимерных цепей.
2.2 Реактивная компатибилизация: Реактивные компатибилизаторы улучшают смешиваемость смесей и межфазную адгезию за счет образования ковалентных связей или процессов прививки на границе раздела фаз.
2.3 Локализация компатибилизаторов: Совместители имеют тенденцию собираться на границе раздела фаз, где они обеспечивают межфазный слой, который предотвращает разделение фаз и уменьшает межфазное натяжение.
Влияние типа компатибилизатора
3.1 Блок-сополимеры: Поскольку они способны к самосборке и образованию границ раздела между несмешивающимися полимерными фазами, блок-сополимеры, такие как диблок или триблок-сополимеры, часто используются в качестве компатибилизаторов.
3.2 Графт-сополимеры: Эти сополимеры имеют боковую цепь с функциональными группами, которые могут взаимодействовать с компонентами полимерной смеси для обеспечения совместимости, и основную полимерную цепь.
3.3 Реактивные компатибилизаторы: Эти совместители имеют функциональные группы, которые могут химически взаимодействовать с компонентами полимерной смеси для образования ковалентных связей и улучшения межфазной адгезии.
Влияние концентрации компатибилизатора
4.1 Оптимальная концентрация компатибилизатора: Способность компатибилизатора улучшать морфологию и механические свойства смеси достигает максимума при определенной концентрации.
4.2 Переизбыток компатибилизатора: Более высокая концентрация компатибилизатора может привести к образованию третьей фазы или инверсии фаз, что негативно скажется на качестве смеси.
4.3 Недостаточная концентрация компатибилизатора: Недостаточная концентрация компатибилизатора может привести к ограниченному улучшению характеристик смеси и недостаточной межфазной адгезии.
Морфологические изменения
5.1 Смешиваемость смеси: Включение компатибилизатора улучшает смешиваемость смеси, уменьшая размер и количество рассеянных доменов и способствуя более равномерной дисперсии полимерных фаз.
5.2 Межфазная адгезия: Разделение фаз предотвращается, а межфазное натяжение снижается, когда компатибилизаторы увеличивают межфазную адгезию между полимерными фазами.
5.3 Межфазная морфология: В зависимости от типа и концентрации компатибилизаторов, они могут вызывать такие изменения межфазной структуры, как морфология ядра-оболочки, совместные структуры или межфазные слои.
Улучшение механических свойств
6.1 Прочность на растяжение и модуль упругости: Компатибилизаторы увеличивают межфазную адгезию и уменьшают концентрацию напряжения на границе раздела фаз, тем самым повышая прочность на разрыв и модуль упругости полимерных смесей.
6.2 Устойчивость к ударам: Способствуя рассеиванию энергии и останавливая распространение трещин в смеси, добавление компатибилизатора повышает ударопрочность полимерных смесей.
6.3 Гибкость и пластичность: Улучшая морфологию смеси и снижая хрупкость, компатибилизаторы могут улучшить гибкость и пластичность полимерных смесей.
Стратегии компатибилизации для особых полимерных систем
7.1 Совместимость смесей термопластичных и полимерных эластомеров: Методы улучшения механических характеристик и совместимости смесей термопластичных и полимерных эластомеров.
7.2 Совмещение смеси полимера и неорганического наполнителя: Методы компатибилизации для улучшения межфазной адгезии и дисперсии в композитах полимер/неорганический наполнитель.
7.3 Совместимость композитов из полимеров и армирующих волокон: Методы улучшения механических характеристик и совместимости композитов из полимеров и армирующих волокон.
