كنترل سينتيك تجزيه اسپينودال در آميخته هاي PS/PVME با رفتار LCST با استفاده از نانوذرات كروي

Controlling the Kinetics of Spinodal Decompositionin LCST PS/PVME Blends in Presence of Spherical Nanoparticles

در پژوهش حاضر، اثر نانوذرات كروي بر سينتيك جدايي فاز اسپينودال در آميخته پلي استيرن PS( ( - پلي وينيل متيل اتر ) PVME ( مطالعه شد. براي مشاهده تغييرات شكل شناسي حين جدايي فاز نمونه ها از تصاوير ميكروسكوپي نوري، الكتروني عبوري ) TEM ( و الكتروني پويشي ) )SEM استفاده شد. براي آميخته 70 / PS/PVME 30 در دماي 110°C در زمان هاي اوليه جدايي فاز ساختاري هر دو فاز هم پيوسته القا مي شود كه حاكي از سازوكار جدايي فاز اسپينودال است. به دليل انرژي آزاد زيادي كه در سطح مشترك دو فاز در ساختار هر دو فاز هم پيوسته وجود دارد، اين ساختار پايدار نيست و به شكل شناسي قطره-ماتريس شكسته مي شود. با ادامه جدايي فاز، اندازه قطره ها به طور قابل توجهي بزرگ تر شده و توزيع پهني از اندازه قطره ها مشاهده مي شود. براي مطالعه سينتيك جدايي فاز، افزون بر تصاوير ميكروسكوپي نوري از آزمون پويش بسامد مدل كشسان در ناحيه گرانروكشسان خطي در زمان هاي مختلف جدايي فاز استفاده شد. تصاوير TEM نشان مي دهد، نانوذرات آبدوست حين جدايي فاز به طور كامل جذب ترجيحي فاز غني از PVME مي شود كه با پيش بيني رابطه ترموديناميكي پارامتر ترشدگي سازگار است. نانوذرات سينتيك جدايي فاز را در كسر حجمي كم % 5/ 0 به مقدار قابل توجهي كاهش مي دهند كه با افزايش مقدار نانوذرات به % 1 شدت كاهش به طور چشمگيري افزايش ميي?ابد. در كسر حجمي % 2، نانوذرات به طور كامل جدايي فاز را متوقف كرده و شكل شناسي كاملاً پايدار هر دو فاز پيوسته القا شده با سازوكار اسپينودال تشكيل مي شود. تصاوير TEM نشان مي دهد، ساختار فراگير دوگانه با وجود % 2 نانوذرات Aerosil 200 تشكيل مي شود. ت

The influence of hydrophilic spherical nanoparticles on the kinetics of spinodal decomposition (SD) in PS/PVME (polystyrene/polyvinyl methyl ether) blend was studied. For the PS/PVME 30/70 blend at 110°C a highly interconnected structure was developed in the early stages of phase separation as a characteristic of spinodal decomposition. Due to the presence of highly curved interface between the phases in a co-continuous morphology, a considerable free energy was stored at the interface. Thus, interconnected structure was not in thermodynamic equilibrium and broke up into droplet-matrix morphology. At later stages, droplets grew dramatically and a broad size distribution of droplets was observed. Phase contrast optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) were employed to investigate the morphological evolution of PS/PVME blends during the phase separation. In order to investigate the kinetics of phase separation in the presence of nanoparticles, OM observations and rheological analysis were employed. Nanosilica particles were strongly driven by the thermodynamic forces into the bulk of PVME-rich phase to reduce the free energy of the system during the phase separation, as verified by TEM micrographs and thermodynamic equation. Nanoparticles considerably slowed down phase separation kinetics of SD at a low volume fraction of 0.5% which was intensified as the volume fraction was increased to 1%. Surprisingly, at 2% nanoparticle loading phase separation was arrested and a stable co-continuous structure induced by SD was formed. TEM images indicated that double percolated structure was induced in the presence of 2% A200 nanoparticles: a network of nanoparticles was induced in the network of PVME-rich phase.