ساز و کار و اثر سازگارسازی نانو ذرات در آمیخته‌های پلیمری

آمیخته‌ سازی پلیمرها از جمله روش های سودمند برای توسعه مواد پلیمری با خواص بهبود یافته یا ایجاد خواص ویژه در پلیمرهاست. آمیخته برخی از پلیمرها به طور کامل یا جزئی امتزاج پذیر است، اما آمیخته بسیاری از آن ها امتزاج ناپذیر بوده و ریزساختار آمیخته ناشی از وزن مولکولی زیاد و برهم کنش های نامطلوب، چندفازی خواهد بود. پژوهش­ های گسترده ­ای در زمینه توسعه رویکردهای سازگار سازی آمیخته ها انجام شده است. اصلاح سطحی پلیمرها، افزودن کوپلیمرهای قطعه‌ای، سازگارسازی واکنشی، شبکه ای کردن، شبکه های درهم نفوذ کرده و اخیرا افزودن پرکننده‌ها در ابعاد میکرو و نانو از جمله روش هایی است که برای بهبود سازگاری آمیخته‌ها استفاده می شود. کاهش مدول و خواص وابسته به آن، هنگام افزودن سازگارکننده‌های پلیمری موجب شده است تا توجه پژوهشگران بیش از پیش به سوی نانو ذرات و اثر سازگارسازی آن‌ها معطوف شود. ساز و کارهای سازگارسازی آمیخته‌های پلیمری با استفاده از نانو ذرات را می‌توان بر اساس محل قرارگیری آن ها در آمیخته به دو حالت تقسیم کرد. نخست، نانو ذرات در فاز ماتریس با تشکیل شبکه سه بعدی و افزایش گرانروی، تنش بیشتری به فاز پراکنده وارد می کنند، اندازه نواحی پراکنش را کاهش می‌دهند و در ادامه موجب کاهش پدیده ادغام نواحی پراکنش می شوند. در حالت دوم، نانو ذرات با قرارگیری در سطح مشترک میان فازهای ماتریس و پراکنده، موجب کاهش تنش بین سطحی و افزایش چسبندگی در سطح مشترک می‌شوند. همچنین در این حالت نیز از ادغام قطره های فاز پراکنده جلوگیری می‌کنند. در این مقاله، اثر سازگارسازی نانو ذرات در آمیخته‌های پلیمری، ساز و کارها و عوامل ساختاری موثر بر آن بحث می‌شود.

Mechanism and Compatibilization Effect of Nanoparticles in Polymer Blends

Blending of polymers is one of the useful methods for developing polymeric materials with improved properties or creating special properties in polymers. The mixture of some polymers is completely or partially miscible, but the mixture of many polymers is immiscible and their microsructure will be multiphase due to high molecular weight and undesirable interactions. Extensive research has been conducted on the development of  blend compatibilization approaches. Surface modifcation of polymers, addition of block copolymers, reactive compatibilization, crosslinking, interpenetrating networks, and more recently the addition of fllers in the micro and nano dimensions are some of the methods used to improve the compatibility of mixtures. The reduction of modulus and its related properties, when adding polymeric compatibilizers has caused researchers to pay more attention to nanoparticles and their compatibility effect. Compatibility mechanisms of polymer blends using nanoparticles can be divided into two modes based on their location in the blend. Firs, nanoparticles in the matrix phase, by forming a three-dimensional network and increasing the viscosity, apply more sress to the dispersed phase, reduce the size of the dispersed regions, and then reduce the coalescence phenomena of dispersed particles. In the second case, the nanoparticles, by locating at the interface between the matrix and dispersed phases reduce the interfacial sress and increase the interfacial adhesion. Also, in this case, they prevent the integration of scattered phase droplets. In this paper, the effect of nanoparticle compatibility on polymer blends, mechanisms, and the afecting sructural factors are reviewed