2.1.2.1 Blend polyme của hai cấu tử không trộn hợp
Trộn 2 polyme thường dẫn đến hệ không trộn hợp đặc trưng, thể hiện ở việc vón cục, thay đổi hình thái, giảm kết dính giữa các pha. Xem xét blend hai cấu tử trong trạng thái chảy, không trộn hợp của hai polyme A, B, không có chất tương hợp, Helfand và Tagami (1971), Helfand (1975), Roe (1975), Helfand và Sapse (1975) đã phát triển lý thuyết lưới định lượng của bề mặt pha. Mô hình của Helfand và Tagami dựa trên trường tự đồng nhất, xác định cấu hình thống kê của đại phân tử trong vùng liên diện. Tại liên diện, tương tác giữa các đoạn mạch thống kê của polyme A và B được xác định bởi thông số tương tác nhiệt động 2 cấu tử χR12R. Do các polyme không
trộn hợp, nên hiệu ứng kháng đẩy nhiệt cần phải được cân bằng bởi yếu tố nhiệt động (entropic) nào đó, làm cho chuỗi A và B hòa trộn.
Trong tiếp cận đơn giản, giá trị trung bình đầu tiên: (i) 2 homopolyme được giả thiết có cùng mức độ polyme hóa; (ii) Bộ phức của p/t dành cho hình dạng mật độ đoạn mạch ρRiR (trong đó i=A hoặc B) đã có lời giải cho đại phân tử dài, MRwR∞; (iii) tính chịu nén nhiệt giả thiết là rất nhỏ; và giả thiết không có thay đổi thể tích khi trộn (có nghĩa là lực hấp dẫn hoặc kháng đẩy của 2 polyme rất yếu). Lời giải tích của hình dạng phần liên diện đã được xác định theo hàm phân hủy mũ.
ρRiR=ρRi,0R yP 2 P /(1+yP 2 P ) y≡exp{(6χRABR)P 0.5 P /(x/b)} (2.8)
Trong đó b là thông số lưới; i có thể là A hoặc B. Đường phụ thuộc đặc trưng trình bày trong hình 2.1 [115]. Tương tự, đối với polyme A và B có MRwR ∞, độ dày liên diện Δl và hệ số sức căng bề mặt νR∞Rcó dạng sau:
ΔlR∞R=2b(6 χRABR)P 0.5 P (2.9) νR∞R=bρTkRBR(χRABR/6)P 0.5 P (2.10) Trong đó: kRBRlà hằng số Bolzmann và T là nhiệt độ tuyệt đối
Kết quả dự đoán của p/t (2.10) khi so sánh với đường thực nghiệm cho thấy sức căng νR∞Rphù hợp với giá trị thực nghiệm của νR12R được xác định cho hệ PBMA/PVAc. Các tác cũng giả thừa nhận đối với giá trị χR12R lớn, chiều dày của pha quá nhỏ để lý thuyết trường trung bình đúng. Lý thuyết lưới của Helfand-Tagami dự đoán có sự nhân nhượng giữa hệ số sức căng bề mặt và chiều dày của liên diện sản phẩm, νR∞RΔlR∞R, nó không phụ thuộc vào hệ số tương tác nhiệt động hệ hai cấu tử χR12R. Thêm vào đó, lý thuyết dẫn tới kết luận rằng: (i) năng lượng tự do bề mặt tỷ lệ với χR12RP
0.5
P
; (ii) điểm cuối của chuỗi cả 2 polyme tập trung ở liên diện; (iii) thành phần thứ ba có khối lượng phân tử thấp bị kháng đẩy tới liên diện; (iv) hệ số sức căng là hàm tuyến tính của nhiệt độ (xem p/t 2.10); và (v) hệ số sức căng tăng cùng với sự tăng khối lượng phân tử tới giá trị tiệm cận νR∞R.
Hình 2.1 Liên diện với định nghĩa độ dày
pha Δl; χ và b tương tác binary và thông số lưới [115]