聚合物共混物界面層的厚度
化學(xué)先生 / 2019-09-12
界面層的厚度主要決定于兩種聚合物的互溶性,此外還與大分子鏈段尺寸、組成以及相分離條件有關(guān)?;静换ト艿木酆衔?,鏈段之間只有輕微的相互擴(kuò)散,因而,兩相之間有非常明顯和確定的相界面,且界面層較薄。隨著兩種聚合物之間互溶性增加,擴(kuò)散程度提高,相界面越來越模糊,界面層厚度?ι越來越大,兩相之間的黏合力增大。完全互溶的兩種聚合物最終形成均相,相界面消失。
一般情況下,界面層厚度?ι約為幾納米至數(shù)十納米。例如,共混物PS/PMMA用透射電鏡觀察到的?ι約為5nm.相疇很小(即高度分散)時(shí),界面層的體積可占相當(dāng)大的比例。例如,當(dāng)分散相顆粒直徑為100nm左右時(shí),界面層可達(dá)總體積的20%左右。因此,界面層可視為具有獨(dú)立特性的第三相。
熱力學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為,界面層的厚度決定于嫡和熱焓兩種因素。熱焓因素是指聚合物1和聚合物2之間的相互作用能,它與兩種聚合物溶解度參數(shù)δ1及δ2差的平方成正比,而此差的平方又與相互作用參數(shù)X12成比例。
當(dāng)然,若兩聚合物組分之間極性很大時(shí),X12與溶解度參數(shù)差并無簡(jiǎn)單關(guān)系。當(dāng)兩聚合物存在特殊的相互作用(如強(qiáng)的極性作用和氫鍵)時(shí),X12甚至為負(fù)值,這時(shí)界面層厚度仍可達(dá)到很大的值。