Микрогетерогенность поверхностных слоев полимера

Влияние поверхности твердого тела на свойства поверхностных слоев полимера в дисперсных полимерных системах - важный фактор, определяющий возникновение неоднородной или микрогетерогенной структуры. В дисперсных полимерных системах на гетерогенность структуры, обусловленную введением в фазу полимера дисперсных частиц, накладывается микрогетерогенность, обусловленная прежде всего возникновением поверхностного или межфазного слоя и различием структуры и свойств поверхностных слоев на молекулярном и надмолекулярном уровнях.

Межфазный слой сам по себе является областью гетерогенности системы сосуществующих фаз. Понятие микрогетерогенности определяется наличием большего или меньшего числа малых по размеру микрообластей гетерогенности. Например, если дисперсная фаза состоит из частиц коллоидного размера, то ее межфазные слои представляют собой области микрогетерогенности. Микрогетерогенность системы обусловлена не тем, что в ней находятся малые по размеру частицы дисперсной фазы, а тем, что межфазный слой для отдельно взятой частицы сам является микрообластью гетерогенности.

Причиной неоднородности или микрогетерогенности структуры наполненных полимеров является влияние поверхности твердого тела на свойства поверхностных (межфазных) слоев полимера.

Межфазный слой является областью микрогетерогенности, которая определяется различием структуры и свойств поверхностных слоев на молекулярном и надмолекулярном уровнях. Для полимерных систем свойственны два уровня микрогетерогенности:

1 уровень: толщина поверхностного слоя зависит от определяемого свойства. Свойства полимера в слое могут отличаться от свойств полимера в объеме, а по другим характеристикам могут не отличаться;

2 уровень определяется различием в конформационном наборе макромолекул, находящихся в поверхностном слое и в объеме полимера, а также соотношением конформеров на разных расстояниях от поверхности. Этот уровень определяется изменениями в упаковке макромолекул и плотностях слоя (градиент концентраций). Характер микрогетерогенности и расстояние от поверхности, на котором оно проявляется, зависит от свойств поверхности и полимера, а именно от энергии когезии. Влияние поверхности на макромолекулярные свойства приводит к изменению условий формирования надмолекулярных структур, что оказывает влияние на условия кристаллизации и степень кристалличности полимера.

Анализ причин возникновения микрогетерогенности в наполненном полимере определяет 5 типов микрогетерогенности.

1 – молекулярная микрогетерогенность, которая определяется макромолекулярным строением полимерных цепей (молекулярная подвижность, плотность упаковки, уровень межмолекулярных взаимодействий, термодинамические свойства);

2 – структурная микрогетерогенность обусловлена изменениями во взаимном расположении макромолекул друг относительно друга в поверхностных и переходных слоях на разном удалении от поверхности. Структурная микрогетерогенность определяет ближний порядок в аморфных полимерах и степень кристалличности в кристаллических полимерах;

3 – микрогетерогенность на надмолекулярном уровне зависит от типа, условий формирования упаковки надмолекулярных структур в поверхностных слоях и в объеме;

4 – химическая микрогетерогенность определяется влиянием границы раздела фаз на реакцию формирования межфазного слоя (поверхностного слоя). Этот тип может быть причиной указанных выше 3-х типов;

5 – коллоидно-химическая микрогетерогенность определяется различием в поверхностной энергии и поверхностной активности фракций полимера с различной молекулярной массой, что является причиной селективности.

1 5 – наполнители минеральные для полимеров, а такие КМ → полимерные, покрытые клеями, армированные пластики. Поверхностный слой – неравновесная область системы (наполненный полимер), вызывающая отклонение системы от состояния равновесия.