Полезная информация







Анализ сайта он лайн



Механизм смешения полимеров и размер полимерных частиц

Из-за высокой вязкости полимеров в них весьма сложно создать турбулентное течение. Поэтому при смешении полимеров их взаимное диспергирование происходит в основном по механизму ламинарного смешения следующим образом. Под действием напряжения сдвига одна вязкотекучая жидкость вытягивается в среде другой жидкости в тонкий цилиндр (жидкую нить). Действующее на цилиндр при смешении напряжение сдвига пропорционально его диаметру. Вследствие упругости вязкотекучего полимера и наличия поверхностного натяжения он сопротивляется вытягиванию, и при определенном диаметре цилиндра может наступить равновесие сил вытягивания и сжатия. Это ограничивает минимальный размер жидкого цилиндра. Такой жидкий цилиндр не может существовать бесконечно долго. Под действием сил поверхностного (межфазного) натяжения жидкий цилиндр разделяется на множество капелек, подобно тому, как разделяется на капли тонкая струйка воды в среде воздуха. Чем больше межфазное натяжение, тем быстрее цилиндр разделяется на капли, и тем больше будет размер образующихся капель дисперсной фазы (рис.б). 
Из механизма диспергирования следует, что с увеличением напряжения сдвига диаметр частиц дисперсной фазы уменьшается, но лишь до определенного предела. Этот предел определяется упругостью полимерных фаз межфазным натяжением между ними (рис.).
Помимо вышеуказанных факторов на размер частиц дисперсной фазы в смесях сильное влияние оказывает соотношение вязкостей полимеров (рис.). Минимальный размер частиц имеет место при равенстве вязкостей полимерных компонентов (рис.). Снижение вязкости дисперсной фазы менее заметно повышает размер ее частиц, чем снижение вязкости дисперсионной среды (рис.). Это обусловлено тем, что при низкой вязкости среды, а, следовательно, и всей смеси, на дисперсную фазу действует низкое напряжение сдвига, и она подвергается слабому деформированию.

Рис. Зависимость размеров частиц дисперсной фазы от соотношения вязкостей полимеров. Для рисунка (а) цифры у точек показывают средний диаметр частиц. Для рисунка (б) 1 – для пары полимеров с высоким межфазным натяжением (~10 мН/м); 2 – для пары полимеров с низким межфазным натяжением (~1 мН/м)

Образующиеся при смешении капли дисперсной фазы могут в результате коалесценции сливаться в более крупные капели. В результате конечный размер частиц фазы определяется еще и соотношением скоростей диспергирования и коалесценции. С увеличением вязкости среды скорость коалесценции капель дисперсионной среды существенно снижается. Поэтому при прочих равных условиях с повышением вязкости смеси размер частиц дисперсной фазы уменьшается (рис. а).
Таким образом, размер частиц дисперсной фазы в смесях полимеров определяется межфазным натяжением, соотношением вязкостей компонентов и напряжением сдвига при смешении.

Опубликовано в Механизм смешения полимеров и размер полимерных частиц