Реакционная компатибилизация

12.08.2015

Большинство взаимонерастворимых смесей имеют худшие механические свойства по сравнению с исходными компонентами, а их фазовая морфология сильно зависит от предыстории переработки. Первой причиной этого является неблагоприятное взаимодействие между молекулярными сегментами компонентов, которое определяет их взаимную растворимость. Неблагоприятное взаимодействие ведет: а) к большому межфазному натяжению в расплаве, что тормозит тонкое диспергирование компонентов при смешении и вызывает перестройку частиц фазы (например, коалесценцию) при слабом напряжении или в стационарном состоянии; б) к слабой межфазной адгезии в твердом состоянии, что влечет механическое разрушение из-за наличия слабых мест между фазами. Устранение этих проблем (компатибилизация) может осуществляться путем добавления блок- или привитых сополимеров, которые работают как межфазные модификаторы. Однако предварительно подготовленные блок- или привитые сополимеры мало применяются для компатибилизации. Для этого имеется ряд причин, важнейшая из которых — отсутствие экономически целесообразных, приемлемых для промышленности практических способов синтеза таких модифицирующих добавок для систем, представляющих интерес. Для эффективной компатибилизации необходимо тщательно оптимизировать молекулярный вес и архитектуру блок-сополимера: низкомолекулярные блок-сополимеры имеют склонность к быстрой диффузии к границе, но не обеспечивают стабильной морфологии, тогда как высокомолекулярные блок-сополимеры часто оказываются неэффективными, поскольку они плохо диффундируют к границам фаз и обладают низкой критической концентрацией мицеллобразования.
Привлекательной альтернативой для компатибилизации является образование блок- или привитого сополимера in situ во время приготовления смеси посредством реакции на межфазной границе введенных функционализированных полимерных компонентов, как показано на рис. 17.1. Функциональные группы (A и В) могут быть реакционноспобоными концами цепей, естественно образующимися при поликонденсации, если не используются методы, блокирующие концевые группы. При введении полимеров функциональные группы могут размещаться вдоль цепи с помощью сополимеризации или прививки (например, ангидридом малеиновой кислоты), или на концах цепей с помощью специальных методик. Функциональные группы могут присутствовать на всех цепях или только на некоторых из них, о чем мы будет говорить ниже. Функциональные группы должны тщательно подбираться, чтобы обеспечить возможность адекватной реакции за ограниченное время переработки расплава; для этого имеется единственная возможность — ввести их в межфазную область между двумя фазами. Образование группировок сополимера на межфазной границе уменьшает межфазное натяжение, ведет к стерической стабилизации, которая задерживает коалесценцию дисперсной фазы, и усиливает межфазную границу в твердом состоянии. Главный выигрыш состоит в значительном уменьшении размеров доменов фаз, что критично для достижения хороших физических свойств смеси. Кроме того, получаемая морфология более стабильна и предсказуема, что расширяет диапазон условий переработки и производства. В этой главе обсуждаются и иллюстрируются литературными данными принципы, лежащие в основе создания промышленно-значимых смесевых систем (табл. 17.1).
Реакционная компатибилизация
Реакционная компатибилизация