什么是聚合物共混物的界面層
化學(xué)先生 / 2019-09-12
兩種聚合物的共混物中除了存在由兩種聚合物各自獨(dú)立的相區(qū)之外,實(shí)際上還存在第三種區(qū)城,即兩相之間的界面層。界面層也稱(chēng)為過(guò)渡區(qū),在此區(qū)城發(fā)生兩相的黏合和兩種聚合物鏈段之間的相互擴(kuò)散。界面層的結(jié)構(gòu)和組成,特別是兩種聚合物之間的粘接強(qiáng)度,對(duì)聚合物共混物的性質(zhì),特別是力學(xué)性能有決定性的影響。
聚合物共混物中兩相之間的界面如果分得非常清楚,兩相中的分子或鏈段互不滲透,則相間的作用力必然很弱,這樣的體系通常不會(huì)有好的強(qiáng)度。因此改善界面狀況,形成一定厚度的界面層是至關(guān)重要的。
工藝相容的共混物在界面層內(nèi)兩相的分子鏈共存,兩種聚合物分子鏈段在這里互相擴(kuò)散、滲透,形成相間的過(guò)渡區(qū),它對(duì)穩(wěn)定兩相結(jié)構(gòu)的形態(tài),提高相間界面黏結(jié)力,進(jìn)而提高共混物材料的力學(xué)性能起著很大作用。
機(jī)械共混物中兩種大分 子鏈段在界面互相護(hù)散的程度,主要取決于兩種聚合物的溶解度參數(shù)、界面張力和分子量等因素。
一般而言,兩種聚 合物的溶解度參數(shù)相近,則兩種分子容易相互擴(kuò)散,界面層較厚;完全不相容的共混體系,不會(huì)形成界面層。兩種聚合物的表面張力接近,界面張力小,有利于兩相聚合物分子相互濕潤(rùn)和擴(kuò)散,則容易形成界面層。
機(jī)械共混物界 面層結(jié)構(gòu)示意可用圖3-18表示,兩種分子鏈段在界面層充分接觸,相互滲透,以次價(jià)力相互作用,形成較強(qiáng)的界面黏結(jié)力。
界面層的結(jié)構(gòu)與組成和獨(dú)立的聚合物相區(qū)有一定的差別。表現(xiàn)為:①兩種分子鏈的分布是不均勻的,從相區(qū)內(nèi)到界面形成濃度梯度: ②分子鏈比各自相區(qū)內(nèi)排列松散,因而密度稍低于兩相聚合物的平均密度:③界面層內(nèi)往往易聚集更多的表面活性劑及其他添加劑等雜質(zhì),分子量較低的聚合物分子也易向界面層遷移。這種表面活性劑等低分子量物越多,界面層越穩(wěn)定,但對(duì)界面粘接強(qiáng)度不利。
嵌段共聚物所產(chǎn) 生的兩相分離結(jié)構(gòu)之間同樣存在界面層。與股機(jī)械共混物不同的是,在嵌段共聚物的界面層中,兩種嵌段是通過(guò)化學(xué)鍵連接的。換言之,嵌段共聚物的結(jié)點(diǎn)均存在于界面層中。當(dāng)嵌段共聚物中兩個(gè)嵌段的含量確定后,界面層的厚度主要取決于兩嵌段的相容程度,與兩嵌段的溶解度參數(shù)之差(δA-δB) 及兩嵌段的聚合度成反比。