1.5. Một số hiểu biết chung về blend [3, 16, 17]
1.5.3. Những biện pháp tăng cường tính tương hợp của blend [3]
1.5.3.1. Sử dụng các chất tương hợp là polyme
a. Thêm vào các copolyme khối và copolyme ghép
Các copolyme khối (A-b-B) có cấu trúc mạch thẳng và copolyme ghép (A-g- B) được sử dụng làm chất tương hợp cho polyme blend là một trong những hướng đã được nghiên cứu nhiều và ứng dụng rộng rãi, có hiệu quả tốt. Trong copolyme sử dụng hoặc phải có một khối hoặc một nhánh có khả năng tương hợp tốt với một polyme, và nhánh hoặc khối kia phải có khả năng tương hợp tốt với polyme còn lại của hệ. Như vậy copolyme là chất tương hợp cho polyme blend A/B phải có dạng A-g-B hoặc A-b-B để tạo ra hệ: A/A-g-B/B hoặc A/A-b-B/B.
Ví dụ:
Polyme blend PE/PS: Chất tương hợp là: PS-g-PE; HPB-b-PS. Polyme blend PET/PS: chất tương hợp là PS-b-PCL.
b. Thêm vào polyme có khả năng phản ứng với polyme thành phần của hệ
Polyme đưa vào có khả năng trộn lẫn tốt với polyme thứ nhất và có nhóm chức phản ứng được với polyme thứ hai tạo thành copolyme khối hoặc copolyme ghép theo phương pháp in-situ.
Ví dụ:
Polyme blend PPO/PBT, chất tương hợp là: PPO-Epoxy cuối mạch. Polyme blend PPO/PBT, chất tương hợp là: PPO-AM.
1.5.3.2. Sử dụng các chất tương hợp là hợp chất thấp phân tử
Đây là phương pháp tạo ra chất tương hợp ngay trong q trình blend hố. Tuỳ thuộc vào bản chất của các hợp chất thấp phân tử mà chất tương hợp được tạo thành là copolyme khối hay copolyme ghép.
a. Đưa các peroxit
Dưới tác dụng của nhiệt (do q trình gia cơng, chế tạo blend), peroxit phân huỷ thành gốc tự do, các gốc tự do này có khả năng phản ứng với hai polyme thành phần để tạo thành copolyme nhánh. Đây là biện pháp khá đơn giản về mặt công
nghệ, song cơ chế động học phản ứng rất phức tạp, cần nghiên cứu thêm.
b. Đưa vào tác nhân hai nhóm chức
Do có hai nhóm chức nên các hợp chất này có thể tương tác với các nhóm chức cuối mạch của hai polyme thành phần để tạo copolyme khối. Tuỳ thuộc vào nhóm chức cuối mạch của các polyme thành phần mà hai nhóm chức của tác nhân đưa vào có thể giống hoặc khác nhau.
Ví dụ: Polyme blend PPO/PA, chất tương hợp là MA.
c. Đưa vào các tác nhân gồm peroxit và hợp chất đa chức
Đây là phương pháp kết hợp của hai phương pháp nêu trên. Vai trị của peroxit là hoạt hố phản ứng của một polyme với ít nhất một nhóm chức của hợp chất đa chức. Tiếp đến là phản ứng giữa nhóm chức cịn lại với polyme thứ hai để tạo thành copolyme ghép.
1.5.3.3. Ứng dụng các blend trên cơ sở các polyme có phản ứng chuyển vị
Khi hai hay nhiều polyme trùng ngưng được trộn hợp với nhau ở trạng thái nóng chảy, có một vài phản ứng xảy ra. Mức độ của các phản ứng phụ thuộc: chủng loại, hàm lượng các nhóm chức, nhiệt độ, độ ẩm, thời gian và xúc tác phản ứng của quá trình cộng hợp. Các phản ứng này tạo thành các copolyme là chất tương hợp cho q trình blend hố.
1.5.3.4. Sử dụng các phương pháp cơ hóa
Trong q trình gia công, polyme ở trạng thái nóng chảy trên máy gia công, dưới tác dụng của các lực xé, nén, ép. Sự phân huỷ cơ học có thể xảy ra. Nghĩa là: có sự đứt mạch tạo thành gốc tự do ở cuối mạch polyme. Các gốc này sẽ giúp cho quá trình blend hố dễ dàng hơn. Q trình này có thể tăng cường sự tương hợp: cao su/cao su; cao su/ nhựa nhiệt dẻo như: CSTN/PB, CSTN/PS.
1.5.3.5. Thêm vào các chất khâu mạch chọn lọc
Trong phương pháp này chất đưa vào chỉ tham gia phản ứng với một polyme thành phần. Phản ứng khâu mạch diễn ra trong q trình blend hố (lưu hố động) nên cho kết quả tốt hơn. Phương pháp lưu hoá động thường được sử dụng để tăng khả năng tương hợp của các polyme trong blend có cao su là thành phần chính với nhựa nhiệt dẻo.
1.5.3.6. Gắn vào polyme thành phần các nhóm chức có tương tác đặc biệt
Các tương tác đặc biệt được đưa vào polyme blend bằng cách biến tính hố học các polyme thành phần với các nhóm chức thích hợp. Các tương tác đặc biệt đó sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trộn hợp các polyme thành phần tốt hơn thay đổi entanpi trộn hợp, giảm sức căng bề mặt và tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các pha.
1.5.3.7. Thêm vào hệ các ionome
Ionome là các đoạn polyme mang một lượng nhỏ các nhóm ion. Ví dụ, đưa vào polyme blend PE/PA ionome trên cơ sở Etylen-axit metacrylic (Surlyn). Ionome này có khả năng trộn lẫn với PE và tương tác với nhóm phân cực của PA làm cho PE và PA dễ dàng tương hợp với nhau hơn.
1.5.3.8. Thêm vào polyme thứ ba trộn lẫn (một phần) với tất cả các pha
Khi đưa vào hệ polyme (ví dụ polyme C) có khả năng trộn lẫn hồn tồn hoặc một phần với hai polyme thành phần (A và B), C được xem như "dung môi" chung cho cả hai polyme A và B đây là phương pháp tiện lợi để chế tạo các polyme blend có tính chất mong muốn.
1.5.3.9. Tạo các mạng lưới đan xen nhau
Đây là phương pháp mới, trong đó hai polyme được tìm cách kết hợp với nhau trong một mạng lưới đan xen nhau để tạo ra một hệ bền vững. Tuy nhiên sản phẩm thu được từ phương pháp này rất khó tái sinh.
1.5.3.10. Phương pháp hỗn hợp tăng cường tương hợp các polyme
a. Phương pháp sử dụng dung mơi chung
Hai polyme khơng có khả năng trộn lẫn được hồ tan vào một dung môi chung ở nhiệt độ, áp suất thường hoặc nhiệt độ, áp suất cao. Sau khi hoà tan hoàn toàn, nhờ khuấy liên tục dung dịch polyme, tiến hành loại bỏ dung môi bằng cách sấy khô hoặc thăng hoa và thu được polyme blend giả đồng thể. Kỹ thuật này tạo ra một vùng bề mặt rất rộng cho tương tác polyme/polyme tạo thành polyme blend có chất lượng cao hơn so với phương pháp tạo polyme blend ở trạng thái nóng chảy.
b. Thêm vào các chất độn hoạt tính
hợp (cấu tử thứ ba) giữa hai polyme. Điều kiện tiên quyết của các chất độn hoạt tính là phải nằm ở bề mặt phân chia hai pha. Như vậy mức độ tăng khả năng tương hợp phụ thuộc vào tương tác giữa chất độn với các polyme thành phần. Các tương tác này làm giảm thông số tương tác giữa các polyme với nhau và do đó tăng khả năng tương hợp.