ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние процессов, происходящих на границе раздела, на прочностные свойства наполненных и армированных полимеров из "Физическая химия наполненных полимеров" Структура и свойства поверхностных слоев, как следует из изложенного выше, определяют основные механические свойства наполненных полимеров. Это отчетливо проявляется, например, при сопоставлении механических свойств полимеров, содержащих одинаковые объемные количества наполнителя, частицы которого различаются по размерам, что определяет толщину поверхностного слоя и его вклад в механические свойства наполненного полимера. [c.179] Химическая и структурная неоднородность, возникающая в результате воздействия границы раздела на процесс синтеза полимера и его структурообразование, также вносит свой вклад в механические свойства. Поэтому можно сказать, что характер протекающих на границе раздела процессов существенно сказывается на прочностных свойствах материала. [c.179] Ограничение молекулярной подвижности и неплотная упаковка, возникновение дефектов и слабых мест в адгезионных слоях [22], различие в характере взаимодействия полимеров с модифицирующими поверхность наполнителя соединениями и аппретами и ряд других процессов, рассмотренных в предыдущих главах, — эти явления обусловливают особенности механического поведения наполненных полимеров. В данном разделе, завершая рассмотрение механических свойств наполненных полимеров, мы остановимся только на некоторых дополнительных механических эффектах, возникающих в граничных слоях и влияющих на прочность материала. [c.179] В случае армированных пластиков [326] уменьшение усадки приводит к снижению перенапряжений, возникающих на армирующих элементах. Вместе с тем повышение прочности адгезионной связи полимера с наполнителем приводит к возрастанию роли перенапряжений на поверхности раздела, что отрицательно влияет на прочность [327]. Существенно, что максимальные касательные и нормальные напряжения, возникающие, например, в стеклопластиках, зависят от механических характеристик полимера и подложки [328]. [c.180] Теоретические представления о механизме возникновения в системе внутренних напряжений в результате взаимодействия на границе раздела полимер — наполнитель были разработаны Зубовым [329—331]. Наблюдалось сильное влияние типа подложки на величины внутренних напряжений [331—334]. Особый интерес представляет влияние наполнителей на адгезионные свойства покрытий [335, 336]. Исследование внутренних напряжений на границе со стеклом при формировании пленок полиэфирмалеината с разными наполнителями показало, что с увеличением содержания наполнителя в покрытии внутренние напряжения- и адгезия к подложке увеличиваются. Увеличение напряжений зависит от прочности связей между связующим и частицами наполнителя. С увеличением содержания активного наполнителя внутренние напряжения и адгезия возрастают. Снижение внутренних напряжений может быть достигнуто модификацией поверхности наполнителя поверхностноактивными веществами, способствующими/ул1еньшению прочности связи между частицами наполнителя и связующим. Существенно, что внутренние напряжения в клеевых соединениях во много раз больше, чем в покрытиях той же толщины [337]. Это связано с увеличением площади контакта связующего с подложкой (числа центров структурообразования). Внутренние напряжения в клеевых соединениях зависят, в свою очередь, от прочности связи между склеиваемыми поверхностями и клеем. [c.180] Добавки, модифицирующие поверхность наполнителя (в частности, стекла), существенно влияют на внутренние напряжения и адгезию полимеров к наполнителю [343]. На рис. IV. 26 представлена кинетика нарастания внутренних напряжений на границе раздела полиэфирная смола — стекло (стекло необработанное и обработанное), а на рис. IV. 27 — зависимость вну- тренних напряжений от толщины пленки полимера на поверхности стекла. Как видно, модификация поверхности подложки оказывает влияние на внутренние напряжения, возникающие при формировании покрытий и на их адгезионные свойства. [c.181] можно прийти к важному заключению о влиянии адгезии на физико-механические свойства наполненных полимеров. [c.181] При рассмотрении связи адгезии и внутренних напряжений необходимо иметь в виду, что наличие внутренних напряжений связано с различиями в конформации полимерных цепей на поверхности и, следовательно, с изменением условий взаимодействия функциональных групп полимера с поверхностью наполнителя. [c.181] Внутренние напряжения, действующие против сил адгезии, уменьшают работу адгезии на величину, пропорциональную этим напряжениям. Следовательно, прочность адгезионной связи определяется и внутренними напряжениями. [c.181] Как видно из изложенного, вопросы, связанные с возникновением внутренних напряжений, изучены в основном применительно к армированным пластикам и покрытиям, но совершенно ясно, что они возникают и при наполнении полимеров дисперсными наполнителями. Однако в этом случае их определение и оценка вклада в механические свойства сильно затруднены. Очень интересна развитая в работе [346] методика, согласно которой метод квадруполь-ного ядерного резананса используется для определения внутренних напряжений, развивающихся в смолах при их отверждении. Этим методом были исследованы внутренние напряжения, возникающие при отверждении эпоксидной смолы, в которую было введено более 25% двуокиси меди. Полученные результаты показали возможность применения предложенной методики. Однако в дальнейшем она не получила распространения. Это связано, очевидно, с тем, что на практике трудно создать условия, при которых не происходило бы взаимодействия частиц вводимых соединений со смолами. Кроме того, даже при отсутствии взаимодействия из-за наличия границы раздела фаз в системе возникают напряжения, отличающиеся от тех, которые возникли бы при таких же условиях отверждения в блоке в отсутствие посторонних частиц. Этот метод, очевидно, мог бы быть применен для определения напряжений только в таких наполненных системах, в которых наполнитель содержит в своем составе достаточное количество атомов, ядра которых могут проявлять квадрупольный резонанс. Более перспективным является метод оценки внутренних напряжений на основании рентгенографических исследований наполненных полимеров, содержащих кристаллический наполнитель, по сдвигу интерференционных линий на рентгенограммах [347]. [c.182] Вернуться к основной статье