ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование полимер-полимерных систем при фазовом разделении из "Физико-химические основы наполнения полимеров" Введение полимерного наполнителя в полимерную матрицу является лишь одним из путей создания полимер-полимерных композитов. Технологические принципы их получения аналогичны тем, которые применяются для формирования композитов на основе минеральных наполнителей. Вместе с тем, основываясь на определениях, данных в гл. 1, к полимерам, наполненным полимерными наполнителями, можно относить также и смеси термодинамически несовместимых полимеров, в которых произошло разделение фаз и которые являются двухфазными гетерогенными системами с выраженной границей раздела фаз. [c.204] В случае, когда смесь двух полимеров характеризуется верхней критической температурой смешения, то выше этой температуры она образует однофазный гомогенный расплав, отвечающий критерию термодинамической устойчивости. При понижении температуры система переходит через область, ограниченную бинодалью или спино-далью, в состояние термодинамической неустойчивости, вследствие чего в системе начинается фазовое разделение. Положения бинодали и спинодали определяются на основе термодинамических теорий смешения полимеров, описанных в ряде монографий [499, 505]. [c.204] В зависимости от состава и температуры в полимер-полимерных композициях могут формироваться различные гетерогенные структуры, в которых частицы или области выделившейся фазы выполняют функцию частиц полимерного наполнителя. Появление и взаимное превращение их при температурно-концентрационных изменениях можно проследить на примере двухкомпонентной системы с ограниченной растворимостью. Рассмотрим схему такой системы с верхней критической температурой смешения [506] (рис. 7.3). [c.204] Система из двух компонентов - первого ( 1) с температурой перехода в твердое агрегативное состояние Г1 и второго ( 2) с аналогичной температурой — при повышенных температурах представляет собой раствор одного полимера в другом. Это состояние обозначено на рис. 7.3 как жидкий сплав (/С] + 2). При понижении температуры система будет расслаиваться на различные фазы в зависимости от соотношения компонентов. В области малых добавок (концентрационные интервалы ОА и ОБ) может наблюдаться растворение с образованием гомогенного расплава, переходящего при охлаждении в состояние суспензии (зоны 2 и 13). При этом переход из жидкого в твердый раствор осуществляется в зонах 2 1л 13 постепенно. Вначале в массе жидкого раствора появляются отдельные частицы твердого раствора с повышенным содержанием высокоплавкого компонента. Далее по мере понижения температуры переходят в твердое состояние частицы, содержащие все большее количество легкоплавкого компонента. Таким образом, переход из жидкого состояния в твердый раствор осуществляется в переходной температурной зоне через состояние суспензии, но композиции в жидком и твердом состояниях в данном концентрационном интервале гомогенны. [c.205] Соотношение компонентов в твердой и жидкой фазах по аналогии с классическими бикомпонентными системами может быть определено при различных температурах и составах по правилу отрезков. В зонах 2 к 13 в соответствии с правилом фаз Гиббса при двух компонентах и двух фазах система моновариантна, т.е. каждой температуре соответствуют строго определенные составы твердой и жидкой фаз. Ниже температур Г2 (зона 3) находится область гомогенного твердого состояния, в которой компоненты находятся в виде твердого раствора. Существенно, что образование совместных кристаллических структур в этом интервале возможно только для таких пар полимеров, у которых соизмеримы параметры элементарных кристаллических ячеек. Во всех других случаях состояние сплава реализуется только в аморфной фазе компонентов. [c.205] В интервале промежуточных составов (зоны 7-9) реализуются структуры, типичные для концентрационной области обращения фаз. В этом концентрационном интервале компоненты сосуществуют в виде непрерывных взаимопроникающих фаз, содержащих (или не содержащих) в своем объеме дисперсную фазу противоположного компонента. Коллоидная структура системы в данном интервале концентраций может быть приближенно охарактеризована как инверсионная (К[ + I 2), а в случае, когда в объеме непрерывных фаз имеются дисперсные включения, — как инверсионная структура внедрения — К2 в Ki) + (Ki B/fj). [c.206] В настоящее время имеется большое число экспериментальных данных [507], показывающих, что в смесях линейных полимеров фазовое разделение может происходить как по механизму нуклеации, так и по механизму спинодального распада. Существенным, однако, является то, что в силу кинетических затруднений, определяемых высокой вязкостью системы (особенно, если при понижении температуры системы один из ее компонентов переходит в стеклообразное состояние), фазовое разделение останавливается на какой-то определенной стадии и не доходит до конца. Такие системы с незавершенным фазовым разделением, в которых образуются микрообласти составляющих фаз, характеризуются различным составом этих фаз, различными размерами, распределением, структурой фазовых частиц и морфологией (см. рис. 7.3). [c.206] При формировании таких систем, как отмечает А.А,Тагер [507, 508], мы можем остановиться на любой стадии возникновения той или иной структуры, и поэтому при рассмотрении реального полимерного материала чрезвычайно важно знать те условия, при которых получен материал, так как изменения условий его получения обусловят изменения его свойств. [c.206] Возникновение при охлаждении полимерных бинарных систем ме-тастабильных состояний часто препятствует осуществлению спинодального разделения. [c.207] Таким образом, полимер-полимерные системы с незавершенным фазовым разделением можно рассматривать как системы, состоящие из полимерной матрицы и полимерного наполнителя, подобные системам, получаемым путем введения дисперсного (полимерного) наполнителя в матрицу. Это подобие заключается в следующем в обоих случаях существенная роль в свойствах принадлежит образованию переходных, или межфазных, слоев на границе раздела между двумя сосуществующими полимерными фазами. [c.207] Вернуться к основной статье