焊接聚合物界面的拉伸断裂：相容性、缠结与银纹化

进行了大规模分子模拟，以研究聚合物界面的拉伸失效随焊接时间 $t$ 的变化。拉伸应力、失效模式和界面断裂能 $G_I$ 的变化与通过原始路径分析（Primitive Path Analysis）确定的界面缠结变化相关联。本体聚合物通过银纹形成失效，随后通过链断裂导致银纹破坏。在较小的 $t$ 时，焊接界面强度不足以支持银纹形成，并在小应变下通过界面处的链拔出失效。一旦链在界面上平均形成约一个缠结，整个样品中便形成稳定的银纹。随着焊接时间的增加，银纹的失效应力上升，且随着界面强度接近本体强度，银纹破坏模式从链拔出转变为链断裂。通过将模拟结果与连续介质断裂力学模型耦合，计算了界面断裂能 $G_I$。与实验一致，$G_I$ 在饱和至平均本体断裂能 $G_b$ 之前随 $t^{1/2}$ 增加。与先前关于剪切强度的模拟一样，饱和点对应于本体缠结密度的恢复。在饱和之前，$G_I$ 与界面缠结的面密度成正比。不相容性限制了相互扩散，从而抑制了界面处的缠结。即使是不相容性程度很小，也足以减少界面缠结，导致通过链拔出发生失效，且 $G_I \ll G_b$。