التوافق التفاعلي

التوافق التفاعلي هو عملية تعديل مزيج غير قابل للامتزاج من البوليمرات لمنع انفصال الطور والسماح بتكوين طور مستمر مستقر طويل الأمد. ويتم ذلك عن طريق إضافة بوليمر تفاعلي، قابل للامتزاج مع أحد مكونات المزيج ويتفاعل مع المجموعات الوظيفية الموجودة على المكون الآخر، مما يؤدي إلى تكوين بوليمرات مشتركة كتلية أو مطعمة "في الموقع". ^{[ 1 ]}

يُشتق عدد كبير من المنتجات البوليمرية التجارية من مزج بوليمرين أو أكثر لتحقيق توازن مثالي في الخصائص الفيزيائية. مع ذلك، ونظرًا لأن معظم مزائج البوليمرات غير قابلة للامتزاج، فمن النادر إيجاد زوج من البوليمرات قابل للامتزاج ويتمتع بالخصائص المطلوبة. ومن الأمثلة على هذا الزوج راتنج NORYL ™ القابل للامتزاج، وهو مزيج من بولي (أكسيد الفينيلين) والبوليسترين . ^{[ 2 ]} تنفصل المزائج غير القابلة للامتزاج إلى طورين، مُشكّلةً طورًا مُشتتًا، مما قد يُحسّن الخصائص الفيزيائية (الشكل 1). يتكون نايلون دوبونت المُقوّى بالمطاط من جزيئات صغيرة من بولي (سيس-إيزوبرين) ( المطاط الطبيعي ) ضمن مصفوفة من النايلون، مما يُقوّي المادة عن طريق منع انتشار الشقوق.

طاقة جيبس ​​الحرة للخلط،${\displaystyle \Delta G_{(}mix)=\Delta H_{(}mix)-T\Delta S_{(}mix)}$يجب أن تكون قيمة سالبة حتى يكون المزيج قابلاً للامتزاج. وفقًا لنظرية فلوري-هوغينز ، وهي مراجعة لنظرية المحلول المنتظم ، فإن تغير الإنتروبيا لكل مول من مواقع الشبكة البلورية لمزيج البوليمر 1 والبوليمر 2 هو

${\displaystyle \Delta S_{(}mix,blend)=-R\left({\phi _{1} \over x_{1}}\ln \phi _{1}+{\phi _{2} \over x_{2}}\ln \phi _{2}\right)}$

حيث ΔS هو التغير في إنتروبيا الخلط ، _و R هو ثابت الغازات ، وΦ هي النسبة الحجمية لكل بوليمر، و x هو عدد أجزاء كل بوليمر. ^{[ 3 ]} _{يزداد كل من} x1 و x2 مع ارتفاع درجة البلمرة، وبالتالي الوزن الجزيئي. ولأن معظم البوليمرات المفيدة ذات وزن جزيئي عالٍ، فإن التغير في الإنتروبيا الناتج عن خلط سلسلتين بوليمريتين كبيرتين يكون منخفضًا جدًا، وعادةً لا يُخفض طاقة جيبس ​​الحرة إلى مستوى كافٍ لتحقيق الامتزاج.

تتكون معظم مخاليط البوليمرات المُعالجة من طور مُشتت ضمن مصفوفة أكثر تجانسًا من المكون الآخر. ويتم عادةً تحسين تكوين هذا الطور المُشتت وحجمه وتركيزه للحصول على خصائص ميكانيكية مُحددة. إذا لم يتم تثبيت البنية المورفولوجية، فقد يندمج الطور المُشتت تحت تأثير الحرارة أو الإجهاد الناتج عن البيئة أو عمليات المعالجة اللاحقة. ^{[ 4 ]} قد يؤدي هذا الاندماج إلى انخفاض الخصائص (الهشاشة وتغير اللون) نتيجةً لانفصال الطور المُستحث. ويمكن تثبيت هذه البنى المورفولوجية من خلال توفير تماسك كافٍ بين الطورين أو خفض التوتر السطحي بينهما.

تتضمن إحدى التقنيات الشائعة إضافة وظائف كيميائية إلى أحد المونومرات . على سبيل المثال، تُبلمر أشرطة النايلون المطاطية مع المطاط المُضاف إليه وظائف كيميائية لإنتاج بوليمرات مُطعّمة أو بوليمرات كتلية. تُؤدي هذه البنى المُضافة إلى عدم تفضيل عملية الاندماج و/أو زيادة الإعاقة الفراغية في منطقة التماس حيث يحدث انفصال الطور.