Структура и морфология полимерных смесей
Одним из наиболее фундаментальных элементов, влияющих на характеристики полимерных смесей, является их морфологическая структура. Полимерные смеси неоднородны, поэтому различные составы имеют различную морфологическую структуру. В результате переработки даже смеси одного и того же состава могут отличаться друг от друга. Различные факторы окружающей среды также приводят к появлению различных морфологических структур.
Характеристики полимерных смесей существенно изменяются под влиянием различных морфологических особенностей. Изучение морфологических структур полимерных сплавов позволяет определить степень совместимости полимеров и, в свою очередь, выявить связь между составом системы, совместимостью, микроструктурой и механическими свойствами.
Микроструктура полимерного сплава
(1) Морфологические свойства смесей аморфных полимеров
Существует три основные категории морфологической структуры аморфных системы полимерных смесей: взаимопроникающая двухфазная непрерывная структура, двухфазная взаимосвязанная структура (также известная как ступенчатая структура) и однофазная непрерывная структура.
(2) Морфологические свойства кристаллического полимерного сплава
Сплавы кристаллических полимеров можно встретить в двух различных вариантах. В системе смешивания один из компонентов - кристаллический полимер, а остальные - аморфные полимеры. В системе сополимеров все полимеры являются кристаллическими.
полимерные сферулиты
(3) Интерфейсный слой из сплава полимерной смеси
Смешанная система из двух полимеров, состоящая из независимых областей двух полимеров и переходной зоны, образованной между ними, имеет три региональные структуры. Интерфейсный слой - так называется эта переходная область. На характеристики смеси большое влияние оказывают структура и свойства межфазного слоя, которые выражают степень совместимости полимеров в смеси и прочность связей между фазами.
Создание межфазного слоя: В процессе смешивания полимер проходит две стадии. Начальная стадия - это контакт двух полимеров друг с другом. Взаимная диффузия макромолекулярных сегментов двух полимеров - вторая стадия. Образование двухфазного межфазного слоя также является результатом взаимной диффузии макромолекулярных цепей.
Микроструктура полимера и стекловолокна
Взаимная диффузия макромолекулярных сегментов полимера может происходить при двух различных обстоятельствах:
Два сегмента макромолекулы будут диффундировать друг в друга с одинаковой скоростью, если макромолекулы полимера обладают сопоставимой подвижностью;
Скорость диффузии между двумя фазами будет весьма различной и даже может быть односторонней, если подвижность двух макромолекул существенно отличается. В результате диффузии макромолекулярных сегментов двух полимеров между собой в обеих фазах наблюдается четкий градиент концентрации.
Толщина межфазного слоя: Совместимость двух полимеров оказывает большое влияние на толщину межфазного слоя. При соединении двух полимеров с плохой совместимостью будет наблюдаться чрезвычайно четкий и ясный фазовый контакт между двумя фазами;
Степень взаимодиффузии макромолекулярных сегментов двух фаз в смеси будет высокой, если два полимера совместимы, и толщина межфазного слоя будет высокой. Если два полимера полностью смешиваются, смесь будет иметь резкую границу раздела фаз. Когда гомогенная система окончательно сформирована, граница раздела фаз полностью исчезает.
Адгезия к поверхности: Химическая связь между макромолекулами полимеров и вторичная валентная сила между двумя фазами определяют, насколько хорошо две полимерные поверхности прилипают друг к другу. Межфазное натяжение является основным фактором, определяющим величину субвалентной силы для большинства полимерных смесей. Прочность сцепления увеличивается по мере уменьшения межфазного натяжения между двумя фазами. Это связано с совместимостью полимеров, основанной на степени взаимной диффузии полимерных сегментов. Чем выше адгезионная прочность интерфейса и чем лучше механические свойства смеси, тем лучше совместимость.
