Двухфазная система
Однако, в определенных условиях, например , с помощью вальцевания , можно получить однородные на первый взгляд системы, состоящие из двух полимеров. Несмотря на то, что такая система не равновесна и должна разделиться на 2 макроскопические фазы, этого не происходит вследствие способности полимеров к взаимной термодинамической сегментальной растворимости
Сегментальное растворение происходит за счет взаимного проникновения участников макромолекул из одной фазы в другую. Этими участниками могут быть концевые сегменты, боковые ответвления, дефекты кристаллической структуры. В результате диффузии на поверхности раздела фаз, возникает переходный слой, который представляет собой раствор сегментов одного полимера в другом. Толщина (r) переходного слоя может составлять десятки (Нм) и зависит от разности энергий когезии полимеров: чем она меньше, тем больше толщина слоя.
При температурах Т > Тс толщина переходного слоя возрастает вследствие увеличения сегментальной подвижности.
По современным воззрениям смесь двух полимеров представляет собой коллоидную систему, в которой при определенных соотношения компонентов один полимер является дисперсной фазой, а другой – дисперсной средой. При изменении соотношения компонентов происходит обращение фаз, т.е. полимер может из дисперсной фазы превратиться в дисперсную среду и наоборот. Обращение фаз в смесях полимеров может происходить не только при изменении соотношения компонентов, но и условий смешения.
Наивысшая степень диспергирования полимеров достигается при смешении их в виде латексов и последующей совместной коагуляции или при смешении расплавов. В случае аморфных полимеров степень дисперсности тем больше, чем больше химическое строение и ниже М полимеров.
Кристаллические полимеры не могут растворяться ни в кристаллических, ни в аморфных полимерах, т.к. для разрушения кристаллической решетки необходимо значительное поглощение теплоты.
Исключение составляют изоморфные полимеры, способные кристаллизоваться в одной кристаллической решетке (например, из сплава смеси полимеров).
В заключение необходимо подчеркнуть, что термодинамическая неравновесность полимерный смесей практически не проявляется в ухудшении свойств при переработке, хранении и эксплуатации их. Более того, долговечность многих смесей при многократной деформации в десятки раз выше долговечности индивидуальных полимеров. Модуль упругости резин резко возрастает при введении в них 20 -30 % пластмасс: введение 5 – 10 % каучука в пластмассы улучшает их механические свойства (эластичность, прочность к удару, к многократным деформациям, повышает морозостойкость и т.д. ).
Взаимная растворимость полимеров используется в процессах склеивания полимерных материалов. Клей представляет собой растворы ВМС в органических растворителях. Склеиваемые полимеры набухают в растворе клея и происходит взаимопроникновение макромолекул клея и склеиваемого полимера, в результате чего исчезает граница между фазами и образуется прочный шов.
Сварка полимеров заключается в прогревании склеиваемых деталей да появления пластичности материала в зоне контакта. При этом происходит диффузия сегментов макромолекул из одного слоя в другой и образуется прочный шов. Часто соединение слоев происходит не только за счет диффузионнных сегментов, но и за счет химического взаимодействия функциональных групп, находящихся на поверхности, так называемая «химическая сварка». Сварка полимерных материалов происходит не только при нагревании, но и при действии ультразвука, токов высокой частоты и других физических воздействий.