Уменьшение размеров и стабильность морфологии при реакционном смешении

12.08.2015

Типичный пример реакционного смешения дается системой, содержащий полиамид (ПА) и полиолефины с небольшим количеством ангидрида малеиновой кислоты (АМК). Этот тип взаиморастворимости был использован для приготовления «суперударопрочного найлона». Сополимер стирола с ангидридом малеиновой кислоты (CAMK) часто смешивают с САН перед реакционным смешением с ПА. Размер частиц, образовавшихся при реакционном смешении ПА-6 с функционализированным AMK полистиролом (ПС), уменьшаются на два порядка величины по сравнению с нереактивной системой ПА-6/ПС, в которой размер частиц составлял 3,2 мкм. Химические реакции, протекающие на межфазных границах во время переработки, оказывают влияние на морфологию и, следовательно, свойства материала. В ходе реакции образуются блок- или привитые сополимеры. Считается, что эти сополимеры должны снижать межфазное натяжение и предотвращать коалесценцию диспергированных частиц. Процесс уменьшения размеров можно анализировать количественно с помощью светорассеяния.
На рис. 11.14 показаны примеры графиков Дебая-Вики для реактивной системы ПKЛ-CTBN (жидкий нитрильный каучук с α-, ω-карбоксильными концевыми группами), смешанной с γ-аминопропилтриэтоксисиланом (АПС), который использовался как усиливающий взаимодействие агент. Из наклона и пересечения рассчитывалась длина корреляции а затем средний радиус диспергированных частиц R и удельная площадь граничной области Ssp. На рис. 11.14 (части а-с) представлен процесс уменьшения размера в виде изменения во времени величин ξ, R и Ssp. Уменьшение размера ускоряется при добавлении АПС.
Уменьшение размеров и стабильность морфологии при реакционном смешении

На рис. 11.15 представлены результаты изучения морфологической стабильности реактивной смеси ПА, ПП и ПП с привитым ангидридом малеиновой кислоты (ПП-АМК). После смешения в расплаве при температуре 240 °С смесь отжигалась в статических условиях при той же температуре. Изменение размера части D во времени оценивалось с помощью метода светорассеяния. В нереактивной системе (ПП-АМК = 0) D возрастал с увеличением времени отжига tа. Это указывает на наличие коалесценции во время отжига. Напротив, в реактивной системе, содержащей большое количество реактивного компонента (ПП-АМК = 35 или 70 весовых частей на 100 частей полимера) D оставался постоянным, то есть сополимеры, образованные по реакции, исключают коалесценцию. Следует отметить, что эта стабилизация морфологии достигалась только после короткой продолжительности реакции (tr = 1 мин).
Наклон а, который является мерой скорости коалесценции, построен в зависимости от времени экспозиции на рис. 11.15, b. Можно видеть, что даже при низком содержании ПП-АМК (ПП-АМК = 1 вес.ч.) надежная стабилизация устанавливается после продолжительности реакции tr = 10 мин. Это указывает на достаточное покрытие границы привитыми полимерами, образованными in situ, что обеспечивает энтропийное отталкивание между соседними частицами. При более высоком содержании ПП-АМК стабилизация эффективна при более коротких tr.
Уменьшение размеров и стабильность морфологии при реакционном смешении