Релаксация внутренних напряжений в наполненых эпоксидных смолах

А.С. Ажеганов,  Д.А. Горинов, К.А. Сеник, Н.К. Шестакова  (Пермь)

Метод ЯКР на наполнителях дает возможность исследовать сверхмедленные процессы в полимерных композитных материалах, недоступные для изучения другими методами. Спектр времен релаксации напряжений в полимерах очень широкий, ввиду различия в подвижности кинетических единиц от звеньев цепи до надмолекулярных структур. Для описания экспериментально наблюдаемого релаксационного процесса следует ввести, по крайне мере, два времени релаксации: ta - медленной,tb - быстрой. С понижением температуры времена релаксации напряжений растут экспоненциально и при комнатной температуре достигают нескольких лет. Для исследования столь медленно протекающих процессов необходим высокостабильный датчик напряжений. В данной работе роль такого датчика выполняют кристаллы, содержащие квадрупольные ядра.

Давление полимерной матрицы Pi на поверхности кристаллов вызывает пропорциональное изменение частоты ЯКР. Оно равно нормальной компоненте тензора напряжений в матрице у поверхности кристаллов Pi = srr .

В исследуемые образцы эпоксидных смол ЭД-10 и ЭД-16, отвержденных ПЭПА, в качестве наполнителя был введен порошок закиси меди Cu2O в различной концентрации.

Начиная с момента ~ 106 с, процесс релаксации идет со значительно большей постоянной времени. Найдены времена “медленной” и “быстрой” релаксаций. При комнатной температуре времена “медленной” и “быстрой” релаксаций отличаются на три порядка.

Шесть образцов эпоксидной смолы ЭД-10 с различными концентрациями порошка закиси меди хранились 7 лет при комнатной температуре. За этот период было сделано несколько измерений частоты ЯКР, которые показали экспоненциальный характер изменения напряжений в материале. Найдены времена “медленной” релаксации ta. Они оказались зависящими от концентрации наполнителя.

Проведены исследования релаксации напряжений при одноосной диформации. Процесс релаксации проявлял явный двухэкспоненциальный характер. Времена “медленной” ta и “быстрой” tb релаксации уменьшаются по мере приближения к температуре стеклования и отличаются между собой приблизительно на порядок. Интересно отметить, что деформация образца ЭД-20 при температуре Т=403 К, определенной дилатометрическим методом как температура стеклования смолы, вызывала появление медленно релаксирующих значительных по величине напряжений.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 02-01-96413).