تغييرات برخط شكل‌شناسي آميخته‌هاي پليمري امتزاج‌ناپذير در مجاورت اصلاح‌كننده بين‌سطحي

Online Morphology Development of Immiscible Polymer Blends in the Presence of an Interfacial Modifier

در اين پژوهش، اثر مقدار زياد سازگاركننده بر تغييرات شكل‌شناسي فاز پراكنده در آميخته امتزاج‌ناپذير نمونه‌ سيال در دماي محيط، كه در برابر تنش برشي قرار گرفته، به‌‌ شكل برخط بررسي شده است. براي بررسي دقيق‌تر تغييرات فاز پراكنده، اين فاز به‌‌ شكل قطره انتخاب شد. از پلي‌ايزوبوتيلن و پلي‌دي‌متيل‌سيلوكسان به‌ ترتيب به‌عنوان فازهاي پيوسته و پراكنده استفاده شد. بررسي با سه گرانروي‌ متفاوت از پلي‌دي‌متيل‌سيلوكسان انجام شد، به گونه‌اي كه نسبت گرانروي فاز پراكنده به پيوسته در دماي محيط محدوده تقريباً گسترده­ اي (0/04 تا 2/3) را مي‌پوشاند. هر دو پليمر در محدوده بررسي شده داراي رفتار نيوتني بودند و هيچ تنش نرمالي را در اين محدوده نشان ندادند. سازگاركننده كوپليمر دوقطعه‌اي متناسب با سامانه انتخاب شده متشكل از يك قطعه پلي‌ايزوبوتيلن و يك قطعه پلي‌دي‌متيل‌سيلوكسان با وزن مولكولي نزديك به ­هم بود. ابزار به­ كار رفته براي اعمال تنش از دو استوانه‌ هم ­مركز تشكيل شده بود كه سرعت هر يك به‌ طور مستقل قابل كنترل بود. نتايج به‌ دست آمده نشان داد، رفتار آميخته بدون سازگاركننده ‌دقيقاً مشابه نتايج به‌دست آمده توسط پژوهشگران پيشين است. شكست قطره كاملاً متقارن و تعداد قطره­ هاي ايجاد شده در اثر شكست، فرد است. افزودن سازگاركننده به ­شدت روي تغييرات شكل‌شناسي آميخته اثرگذار است. تغييرشكل قطره­ ها پس از افزودن عامل اصلاح­كننده سطحي به مقدار زياد، با تغييرشكل آن­ ها در حالت بدون سازگاركننده كاملاً متفاوت است. در اين ميان نسبت گرانروي فاز پراكنده به پيوسته نيز عاملي بسيار اثرگذار بر تغييرشكل قطره­ ها در اثر اعمال تنش است.

This study focuses on the online morphology development of a typical immiscible polymer blend subjected to a shear flow field in the presence of the high percentage of an interfacial modifier. The blend components were fluid at room temperature. To follow the details of the morphology development more closely, a drop-in-matrix structure was selected. The matrix and the dispersed phases were polyisobutylene (PIB) and polydimethylsiloxane (PDMS) of various viscosities, respectively. The selected three viscosities of PDMS generated a wide range of viscosity ratios, i.e., 0.04 to 2.3, at room temperature. Both polymers exhibited Newtonian behavior over the investigated shear rate range and no normal forces were observed. The interfacial modifier was a diblock copolymer including PIB and PDMS blocks with close molecular weight. The shear flow field was made using a coaxial cylinders system. The velocity of each cylinder was controlled separately. The results obtained for the blend system in the absence of an interfacial modifier were similar to the observations of previous researchers. A symmetrical breakup was observed for clean drops with the odd number of the resulting breakup droplets. The addition of the interfacial modifier drastically influenced the blend morphology development. The deformation of the compatibilized drops was considerably different from the deformation observed for the corresponding clean counterparts. The breakup was no longer symmetrical and predictable. The viscosity ratio played a determining role in morphology development of the compatibilized drop. The deformation and breakup of the drops at low and high viscosity ratios were not similar. While the low viscosity ratio of the compatibilized drops demonstrated tip-streaming at low shear rates and the high viscosity ratio of the drops showed end-pinching.