Экспериментальное исследование тиксотропных свойств наполненных полимеров

В.В. Шадрин  (Пермь)

Кривые нагружения наполненных эластомерных материалов характеризуются ярко выраженной нелинейностью и зависимостью свойств от истории нагружения. После первого нагружения резин происходит размягчение материала. Оно заключается в уменьшении упругого сопротивления при повторном деформировании до деформаций, меньших максимальной деформации в предыдущем нагружении. Часто эффект размягчения связывают с ростом поврежденности материала и моделируют введением параметра повреждаемости. Однако повреждаемость не объясняет восстановления свойств в результате длительного отдыха или термостатирования материала - это наблюдается в эксперименте. Структурные изменения в результате растяжения можно объяснить тиксотропными свойствами эластомера.

Тиксотропия состоит в восстановлении первоначальных свойств со временем или при термостатировании материала после деформации. В наполненных системах тиксотропия может быть вызвана изменениями надмолекулярной структуры эластомера, изменениями морфологии эластомерной сетки при деформировании и восстановлении ее при отдыхе, разрушением и восстановлением физических контактов между частицами наполнителя, образующими пространственную структуру. Если под действием внешней нагрузки в материале на молекулярном уровне происходит затягивание петель в полимерных цепях, скольжение и отрыв цепей от частиц наполнителя, то в случае снятия внешней нагрузки происходит ослабление петель, наползание или налипание цепей на включения. При этом кинетической энергии движения звеньев полимерных цепей недостаточно для того, чтобы обратный процесс восстановления шел с такими же скоростями, что и при нагружении. Петли, затянутые в очень тугие узлы, долго не могут распутаться, формирование исходной морфологии полимерной сетки идет медленно. При термостатировании процесс ускоряется.

В работе приведены графики циклического растяжения образцов из резины и диаграммы растяжения образцов после отдыха и термостатирования.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант РФФИ-Урал № 02-01-96404).