ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Морфологические и реологические механизмы формирования переходных межфазных слоев из "Физико-химические основы наполнения полимеров" При исследовании полимер-полимерных композитов и процессов, проходящих на границе раздела, методами электронной микроскопии практически всегда наблюдаются протяженные межфазные области, размер которых существенно превышает размер, предсказанный при термодинамическом рассмотрении [322, 543-545]. [c.212] Протяженные переходные слои в строгом смысле нельзя называть межфазными, поскольку причины их образования не носят термодинамического характера. Вместе с тем вследствие своей протяженности они вносят существенный вклад в свойства композитов. Морфологические изменения на границе раздела двух фаз, вызывающие появление протяженных слоев, являются результатом взаимного влияния компонентов в межфазной зоне на структурообразование. В результате этого влияния условия кристаллизации одного из компонентов изменяются либо этот процесс может быть вообще подавлен. Кроме того, вследствие межфазного взаимодействия изменяются условия образования аморфных глобулярных структур или условия молекулярной упаковки [322, 546]. Изменение условий структурообразования в межфазной области, как и влияние на структуру границы раздела с твердым телом, приводит к появлению либо бесструктурной, либо морфологически отличной области между двумя фазами. Эта область и является структурно-обусловленным межфазным слоем. Такой механизм проявляется при смешении двух полимеров в расплаве независимо от того, образуют ли полимеры в расплаве совместимую систему или нет, поскольку формирование межфазного слоя происходит в результате изменения условий (например, понижения температуры) в соответствующей области фазовой диаграммы. С другой стороны, при получении композита из расплава смеси двух несовместимых полимеров в действие вступают также коллоидно-химический и микрореоло-гический механизмы. [c.212] Таким образом, наряду с существованием термодинамически обусловленного равновесного межфазного слоя малой толищны при смешении полимеров происходит проникновение микрообъемов одного полимера в массу другого, т.е. образуется микроэмульсия. В результате микроэмульгирования происходит размазывание межфазной границы, а сам межфазный слой является микрогетерогенной двухфазной системой, образующей при понижении температуры микродисперсию. Этот слой имеет характерную морфологию, отличающуюся от морфологии составляющих фаз. Возможны и другие причины формирования межфазного слоя, например существование микрогетерогенной дисперсии. [c.213] При смешении в расплаве несовместимых полимеров вследствие миграции низкомолекулярных фракций на межфазную границу может возникать благодаря перераспределению фракций компонентов область их взаимной растворимости. При охлаждении в ней также произойдет микрофазовое разделение, приводящее к образованию микродисперсии. Это разделение будет проходить, как уже отмечалось, при других условиях, поскольку совместимость низкомолекулярных фракций выше. Таким образом, лишь после выделения в результате фазового разделения более крупных объемов основных компонентов произойдет фазовое разделение в окружающем их межфазном слое. [c.213] Совершенно очевидно, что этот механизм формирования межфазной области обусловлен в основном технологическими параметрами смешения и получения коцрозита. Поэтому теоретики не принимают его во внимание, хотя роль этих слоев в свойствах полимер-полимерных композитов безусловно значительна. [c.213] Таким образом, межфазный слой, обусловленный изменениями структурообразования в переходной области между двумя фазами или микрореологическими и коллоидно-химическими процессами, является обособленной областью гетерогенности в двухфазной системе полимер- полимер. Наконец, следует отметить еще одну важную причину образования межфазного слоя. Термодинамическая несовместимость компонентов приводит к разрыхлению межфазной области и появлению в ней избыточного свободного объема. Перераспределение последнего и установление неоднородного его распределения служит причиной образования межфазного слоя, отличающегося от соответствующих фаз теми свойствами, которые определяются величиной свободного объема [548]. [c.213] Как видно из изложенного, многокомпонентный полимерный материал представляет собой сложную многофазную систему, свойства которой определяются совокупностью свойств отдельных фаз. При этом, если на макроуровне толщины межфазных областей являются бесконечно малыми по сравнению с размерами системы, то в случае малых областей микрофазового разделения такое приближение не оправдывается. При сопоставлении с малыми размерами микрообластей выявлено, что межфазные слои имеют зачастую тот же порядок толщины, что и микрообласти, и поэтому их необходимо принимать в расчет при рассмотрении свойств многофазных систем, приписывая им свойства отдельной фазы. К такому же заключению приводит теория границы раздела между двумя полимерами, развитая Хелфандом [504]. Однако они не могут рассматриваться как термодинамически самостоятельная фаза, так как возникают в результате неравновесного микрофазового разделения. Межфазный слой можно рассматривать как диссипативную структуру, образующуюся при фазовом разделении, и, поскольку его нельзя точно локализовать в пространстве (из-за произвола в выборе способа его определения), представление его в качестве независимой фазы удобно для модельных расчетов (в той же мере, как и поверхностный слой в наполненных полимерах). [c.214] Вернуться к основной статье