Неравновесные процессы деформирования и набухания полимерных сеток в низкомолекулярных растворителях

Е.Я. Денисюк (Пермь)

Рассматриваются связанные процессы деформирования и набухания высокоэластичных полимерных сеток (эластомеров и полимерных гелей) в низкомолекулярных растворителях, которые сопровождаются большими деформациями полимерной матрицы. Обсуждаются основные принципы теоретического описания таких процессов и формулируется общая система уравнений и определяющих соотношений, описывающая механодиффузионные процессы при больших и малых деформациях материала. Рассмотрен способ получения определяющих соотношений теории из известных моделей высокоэластичности и предложены их различные варианты для системы “полимерная сетка–растворитель”.

Общая теория применена для описания неравновесных процессов набухания полимерных сеток в растворителях в условиях постоянного и переменного одноосного и двухосного растяжения. Для этих случаев сформулированы соответствующие краевые задачи и выполнен их численный анализ. Получены приближенные автомодельные решения, описывающие асимптотические свойства диффузионных режимов набухания полимерных сеток на различных стадиях процесса. Исследована эволюция напряженно - деформированного состояния набухающего материала. Показано, что изменение во времени упругой реакции деформированного набухающего образца выглядит как типичный релаксационный процесс.  Для конечной стадии набухания получено асимптотическое уравнение релаксационной кривой, с помощью которого можно исследовать транспортные свойства деформированных полимерных сеток по экспериментальным кривым, описывающим зависимость от времени упругой реакции образца, набухающего в растворителе.

Изучено влияние внешних механических нагрузок на диффузию растворителя в материале. Установлено, что с помощью механического нагружения полимерных сеток можно инициировать качественно различные диффузионные режимы. Это явление может быть использовано в технологии получения градиентных полимерных материалов для управления процессами насыщения полимерных сеток низкомолекулярными компонентами с помощью механического воздействия.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 02–03–32845).