Plastics_3_2023

П Л А С Т И К С № 3 ( 2 3 1 ) 2 0 2 3 w w w . p l a s t i c s . r u 14 ТЕМА НОМЕРА/ АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ границе раздела фаз), они улучшают диспергирование полимеров при сме- шении в расплаве. Компатибилизаторы значительно улучшают распределение полимеров друг в друге. Но надо пони- мать, что компатибилизаторы не влияют на взаимную растворимость полимеров. Роль этих добавок состоит только в по- вышении прочности связи в межфазном слое и, как следствие, в увеличении ме- ханической однородности смеси в целом. Можно сказать, что улучшается «связан- ность» полимеров. Компатибилизаторами называют соединения, проявляющие межфазную активность в гетерогенных смесях поли- меров. Это агенты, уменьшающие силы поверхностного натяжения на границе раздела фаз и позволяющие тем самым создать прочную связь между несовме- стимыми полимерами, существующими в виде многофазной системы. В результате применения компатибилизаторов раз- мер частиц дисперсии уменьшается ино- гда более чем на порядок. Такого рода бинарные смеси в виде высокодисперс- ных смесей расплавов, содержащих компатибилизатор, получили название «сплавы полимеров». Они отличаются высокой дисперсностью полимерной фазы в матричном полимере, высокой прочностью связи в межфазном слое, что обеспечивает хороший комплекс механических свойств. Идея совмещающих добавок, по- зволяющих создать смесь полимеров, базируется на том, что следует исполь- зовать блок-сополимеры или привитые сополимеры, в которых блоки одинаковы по химической природе с полимерами контактирующих фаз. Обычно цепи ком- патибилизатора имеют блочную структу- ру с одним конститутивным элементом. Изначально предполагалось, что это должны быть так называемые двублоч- ники: один блок смешивается с одним компонентом смеси, а второй блок сме- шивается с другим компонентом смеси. Ученые исходили из тезиса о том, что, располагаясь на границе раздела по- лимерных фаз, такие блок-сополимеры образуют слой, внешне похожий на слой Ленгмюра, образуемый классическими низкомолекулярными поверхностно-ак- тивными веществами. В дальнейшем ока- залось, что таким способом легче всего получить и сополимеризовать блоки по- либутадиена и полистирола. Многочисленные исследования ком- патибилизации адгезионных соедине- ний полибутадиена и полистирола или их смесей позволили установить нали- чие самого эффекта упрочнения меж- фазного слоя, а также сформулировать требования к оптимальной структуре блок-сополимеров. Было показано, что двублочник располагается на границе раздела фаз так, что блок полибутади- ена находится в фазе полибутадиена, а блок полистирола — в фазе полисти- рола, так что между фазами обоих по- лимеров возникают как бы химические связи, и оба несовместимых полимера оказываются прочно связанными. Добавление компатибилизаторов в количестве 5-7 массовых процентов при- водит к образованию гомогенной дис- персии (вспомним коллоидную химию) полимерной композиции, характеризую- щейся более стабильной морфологией, и к улучшению связи между полимерными цепочками. Методы компатибилизации Методы компатибилизации можно разделить на две следующие группы: — добавление небольшого количе- ства компатибилизатора, смешивающе- гося с обеими фазами, то есть сополи- мера, одна часть которого смешивается с одной фазой, а другая — с другой. Примером такого компатибилизатора является модификатор ударопрочности; — реакционная компатибилизация, в ходе которой используются такие стра- тегии, как транс-реакции; образование привитого, блочного или слабо сшитого сополимера; формирование ионно-свя- занных структур; механохимическое смешение, которое может привести к разрывам цепи; рекомбинация с обра- зованием сополимеров. Реакционная компатибилизация все чаще применяется для получения высоко- качественных сплавов полимеров. В про- цессе смешения расплавов химическое или механохимическое взаимодействие с образованием компатибилизатора мо- жет происходить на границе раздела фаз. При этом чем мельче частицы и больше их удельная поверхность, тем больше вероят- ность реакции. Такие реакции происходят в интенсивных смесителях типа двухшне- кового экструдера, хотя время пребыва- ния расплава в нем невелико — около 1 мин. Примером могут быть реакции переэтерификации в смесях полиэфира с полиамидом, когда механохимические реакции разрыва цепей приводят к со- единению разнородных обрывков — об- разованию блок-сополимера полиамида с полиэфиром — компатибилизатора для этой пары полимеров. При смешении в расплаве поли- амида и полиэфира, например полика- пролактама и полиэтилентерефталата, может происходить переэтерификация