Триблочный, статистический и другие структурные типы сополимеров

13.08.2015

Диблочные сополимеры, очевидно, могут быть очень эффективными для упрочнения межфазных границ, но также очевидно, что сополимеры различной архитектуры могут быть не столь эффективными. Для оптимального упрочнения межфазной границы, которое мы обсуждали выше, диблочные сополимеры должны иметь очень низкий молекулярной вес и, благодаря этому, создавать значительную плотность концов молекул в области вблизи межфазной границы. Поскольку концы цепей ослабляют структуру, может оказаться, что мультиблочная система более эффективна, чем диблочная.
Механическое влияние триблочных сополимеров ABA изучалось в системе ПС-ПВП. При содержании, меньшем чем насыщение, сополимер ПВП-6-ПС-b-ПВП, как было найдено, формирует штабельную структуру с обоими блоками ПВП в ПВП. Поведение сополимера очень близко к поведению, ожидаемому в том случае, как если бы каждый блок ПС был разрезан пополам, чтобы образовать две молекулы диблока. Однако было замечено, что средний блок ПС при образовании петли зацеплен сильнее с гомополимером, чем можно было ожидать для концевого блока ПС с половинным молекулярным весом. Совершенно другие результаты были получены при помещении триблока ABC между ПФО и ПММА, где блоки А и С были представлены ПС и ПММА, а блоком В был полиизопрен (ПИ). Сополимер скорее ослаблял, чем упрочнял межфазную границу, поскольку присутствие эластомерного среднего блока подавляло множественное крэйзообразование.
Статистические сополимеры оказались весьма эффективными для упрочнения межфазных границ в полимерах при благоприятных условиях. В первой изученной системе ПС-r-ПММА между ПС и ПММА адгезия была связана со способностью статистического сополимера образовывать относительно широкие межфазные границы с каждым из гомополимеров. Отталкивающие взаимодействия между двумя гомополимерами невелики (x=0,035). Адгезия и толщина межфазной границы изучались в зависимости от соотношения мономеров в сополимере. Максимальная адгезия была найдена при содержании в сополимере 70% ПС (рис. 23.6). Этот сополимер термодинамически сбалансирован, поскольку он имеет близкую (низкую) растворимость в обоих гомополимерах. Если сополимер образует дискретный слой с отдельной границей раздела с каждым гомополимером, то ударная вязкость гомополимер-гомополимер будет определяться более тонким из этих двух граничных слоев. Рассеяние нейтронов показало, что благодаря термодинамическому балансу 70% сополимера ПС доводят до максимальной ширину более тонкой из двух границ. Ситуация в системе ПС-ПВП не ясна. Хотя гомополимеры в большей степени взаимонерастворимые (x=0,1), высокомолекулярные статистические сополимеры остаются по-прежнему очень эффективными агентами соединения при разрушении цепей путем разрывов. Ударная вязкость оказалась сильно зависящей от концентрации сополимера, демонстрируя выраженный максимум вблизи 50% ПС. Это сильное взаимодействие может иметь причиной композиционный дрейф, возникающий при синтезе цепей сополимера. Цепи могут быть организованы таким образом, что появляется градиент состава через межфазную границу, вследствие чего вся граница оказывается высоко сцепленной.
Триблочный, статистический  и другие структурные типы сополимеров

Еще одна стратегия упрочнения межфазной границы состоит в том, чтобы вместо статистических сополимеров использовать третий полимер — взаиморастворимый или почти взаиморастворимый — с двумя полимерами-подложками. Этот метод показал свою высокую эффективность при использовании ПММА для улучшения адгезии между поликарбонатом и поливинилиденфторидом, и он должен быть полезен в системе поликарбонат-стиролакрилонитрил.
Ни в одном из рассмотренных здесь случаев не было специфических взаимодействий между повторяющимися единицами в сополимере на межфазной границе и одним из гомополимеров подложек. Влияние таких взаимодействий изучалось вновь в системе ПС-ПВП при содержании в сополимере единиц n-гидроксистирола (пГС), интенсивно взаимодействующих с ПВП. Статистические сополимеры пГС-ПС оказались очень эффективными компатибилизатора-ми, более эффективными, чем статистические или блок ПС-ПВП сополимеры при оптимальной доле сополимеров лишь 3%. Разрушение при ударной вязкости близкой к таковой объемного ПС, происходило при множественном крэйзообразовании с последующей вытяжкой цепей из крэйз ПС. Низкий оптимальный уровень пГС объясним взаимодействиями с образованием водородной связи между единицами пГС и ПВП. Также проводились измерения упрочняющего влияния мультиблочных и привитых сополимеров пГС-ПС на границе раздела ПС-ПВП, но ни один из использованных полимеров не показал эффекта повышения ударной вязкости границы.