Релаксация диэлектрической проницаемости в матричном нанокомпозите (NaNo2)- SiO2 л.Н. Коротков , в.С. Дворников., м.С. Власенко

Кафедра физики твёрдого тела

Исследования, проведенные в последние годы, показали, что сильное возрастание электропроводности, наблюдаемое в ряде композиционных материалов, может быть связано с существованием пограничного слоя, образующегося на границе раздела «внедренное вещество - матрица». По-видимому, именно такой слой ответственен за аномальное поведение тангенса угла диэлектрических потерь (tg), наблюдаемое для ряда композитов.

Целью данной работы явилось изучение особенностей диэлектрической релаксации в композиционном материале (NaNO₂) - SiO₂, полученного путем внедрения нитрита натрия в матрицу пористого стекла, имеющую трехмерную дендритную многосвязную систему каналов со средним размером пор около 7 нм.

Анализ спектров диэлектрического отклика на частотах f = 1 Гц - 2,5 МГц, (см. рисунок, кривые 1 – 7), в частности, выявил наличие особенности на зависимости tg(Т) в окрестностях сегнетоэлектрического фазового перехода во внедренном материале (Т_С ≈ 425 K), выделяющейся на фоне мощного релаксационного максимума. Особенностями данной аномалии tg являются: (i) слабая зависимость ее позиции от частоты измерительного поля, и (ii) сильный рост величины аномалии над уровнем релаксационного максимума tg с понижением f.

Для выяснения природы наблюдаемой аномалии tg и объяснения ее зависимости от частоты измерительного поля удобно воспользоваться моделью слоистого диэлектрика, в которой рассматриваются чередующиеся слои диоксида кремния, сегнетоэлектрика нитрита натрия и «высокопроводящего» граничного слоя (NaNO₂)- SiO₂.

В рамках предлагаемой модели увеличение тангенса угла диэлектрических потерь в композите связывается ростом диссипации энергии в проводящем пограничном слое вследствие повышения в нем напряженности электрического измерительного поля, вызванного уменьшением емкостного сопротивления сегнетоэлектрического слоя в окрестностях температуры перехода в полярную фазу.

УДК 536.71

Определение термодинамических характеристик процесса отверждения новых расплавных эпоксидных связующих методом дифференциальной сканирующей калориметрии

А.В. Калгин, А.М. Кудрин

НВЛ «Композиционные материалы»

Более чем полувековой опыт производства и потребления эпоксидных смол показал их существенные технологические и эксплуатационные преимущества по сравнению с известными термо- и реактопластами при решении задач изготовления полимерных композиционных материалов конструкционного назначения. Именно поэтому они широко применяются в авиационной и аэрокосмической промышленности, судостроении, машиностроении и т.д.

При создании эпоксидных связующих с заданными свойствами огромное внимание уделяется изучению процессов их отверждения, т.к. особенности процесса структурирования определяют технологию получения связующих, степень отверждения (т.е. неизменность свойств в процессе эксплуатации) и конечные эксплуатационные характеристики. Для изучения процесса отверждения на всем его протяжении при использовании минимального числа макрокинетических параметров наиболее простым и информативным методом является метод дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). В данной работе ставилась задача получить новые расплавные эпоксидные связующие с температурой эксплуатации до 150 °С и с помощью метода ДСК отработать методику определения термодинамических характеристик процессов их отверждения.

На рис. 1 представлена ДСК-кривая, характеризующая процесс отверждения образца нового расплавного связующего на эпоксидной основе Т-15-ПСФ.

Рис. 1. ДСК-кривая, характеризующая процесс отверждения образца Т-15-ПСФ.

Рис. 2. ДСК-кривая образца Т-15-ПСФ после отверждения.

Из рис. 1 видно, что процесс отверждения эпоксидного связующего Т-15-ПСФ является многостадийным, протекает в широком температурном диапазоне, а значит, требует длительного времени выдержки при высоких температурах для достижения полной конверсии. Процесс отверждения за время эксперимента протекает не полностью, о чем свидетельствует экзотермический пик доотверждения при температуре 290 °С.

Как следует из рис. 2, новое эпоксидное связующее Т-15-ПСФ демонстрирует достаточно высокое значение температуры стеклования, которое составляет 168,6 °С. Считается, что максимальные температуры эксплуатации связующих на 30 °С ниже их температур стеклования. Следовательно, новое эпоксидное связующее Т-15-ПСФ при температурах выше 138,6 °С использовать не рекомендуется. Установленная рабочая температура нового эпоксидного связующего превышает рабочие температуры их хорошо известных коммерческих аналогов.

УДК 538.91