1294

573 К, времени сушки 13 с и удельной прочности 157,8 км. На рис. 2 и 3 представлены трехмерные сечения четырехмерной поверхности (3).

Таким образом, найденные эмпирические зависимости (5) и (6 ), свя­ зывающие удельные прочность и модуль упругости при растяжении с ис­ следованными технологическими факторами, позволяют практически на­ ходить их значения при выбранных уровнях этих факторов.

Из анализа результатов эксперимента (см. табл. 2) можно сделать вывод, что наиболее оптимальное сочетание натяжения и режима сушки волокна позволяет существенно повысить как прочность, так и модуль упругости при растяжении органопластика. Так, прочность увеличива­ ется на 25%, а модуль упругости — на 35% по сравнению с наиболее; неблагоприятными вариантами.

СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1.Налимов В. B.t Чернова Н. А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М., Наука, 1965. 340 с.

2.Александров П. С. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры. М., Наука,

1979. 512 с.

УДК 620.179,539.61;678

С.Н. Колесов, 3. В. Онищенко, 10. Г Осецкий,

В.В. Замковая, Л. А. Устюжанинова

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ С КАУЧУКОМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

В работах [1—3] показана возможность улучшения качества резин путем модификации эластомеров малыми добавками эпоксидных смол (0 ,5 — 1 мае. ч. на 1 0 0 мае. ч. каучука), что обусловлено прививкой эпок­ сигрупп к макромолекулам каучука, а также рядом структурных изме­ нений в эластомерной матрице. Установлено, что эффективность эпок­ сидных смол существенно зависит от их активности и технологии изготовления каучуко-смоляных-композиций (ДСК). Усиление взаимо­ действия эпоксидных смол с каучуками вызывает улучшение прочности резин в условиях теплового старения и динамического утомления.

Для предопределения свойств модифицированных резин и выбора оптимальных типов эпоксидных смол в качестве модифицирующего агента необходима оценка степени их взаимодействия с каучуками и изменения структуры КСК. Определение содержания эпоксигрупп вКСК методами химического анализа (потенциометрического и прямого визу­ ального титрования) при высокой точности и воспроизводимости требует разрушения исходного материала. Кроме того, эти методы не позволяют

оценить структурные изменения, происходящие в эластомерной матрице под влиянием эпоксидных смол.

Метод ИК-спектроскопии недостаточно чувствителен и дает возмож­ ность получать ощутимые изменения интенсивности полос поглощения 810—850 см-1, характеризующих эпоксигруппу, только при высоком со­ держании эпоксидной смолы (8 —10 мае. ч.). Превышение концентрации смолы в эластомере более чем на порядок существенно искажает ее влияние на структуру КСК. Метод малоуглового рентгеновского рассея­ ния (МУРР) дает наиболее точную информацию о структурных изме­ нениях в системе, однако отличается длительностью подготовки образ­ цов и весьма сложными расчетами. Вместе с тем указанные методы односторонне характеризуют изменения, протекающие в каучуке под влиянием модификатора.

Наиболее чувствительными, позволяющими одновременно оценить^ структурные и химические преобразования в КСК, на наш взгляд, явля-‘, ются электрофизические методы, отличающиеся высокой точностью и относительной простотой обработки полученных результатов [4]. Дан­ ные, полученные с использованием этих методов, позволяют судить о плотности молекулярной упаковки, степени поляризуемости системы, подвижности кинетических единиц полимера, силе межмолекулярного или химического взаимодействия в смеси полимеров, наличии структур­ ных переходов, энергии активации релаксационных процессов й совме­ стимости полимеров. Отличительная особенность большинства этих ме­ тодов состоит в том, что они являются неразрушающими и могут при­ меняться для оценки свойств готовых изделий.

Для приготовления образцов применяли промышленные марки, смолы УП-612 и бутадиенстирольного каучука СКС-ЗОАРПД, предвари-/ тельно высушенные в вакуумном термошкафу. Смолу УП-612 в количе-' стве от 1 до 40 мае., ч. на 100 мае. ч. каучука вводили на вальцах. По­ лученные смеси прогревали в прессе при температуре 416 К в течение 40 мин. Размер образцов_40Хб0ХД8 Мм. Для измерения тангенса угла диэлектрических потерь tg 6 и диэлектрической проницаемости е' образ­

15 мкм) и притирали к поверхности образца на вазелине (ГОСТ 5774—76). Образец с электродами помещали в измерительную ячейку, аналогич­ ную описанной в [5], и в соответствии с ГОСТ 22372—77 измеряли tg5 и е' в диапазоне частот от 10 до 2-103 Гц. Погрешность измерения tg 6 не превышала ±10% , а е' — ±5% . Температуру образца измеряли с помощью хромель-копелевой'термопары с точностью ±Г%7

Данные, представленные на рис. 1, показывают, что с увеличением частоты тока область максимума tg 6 каучука, обусловленного ди­ польно-сегментальными потерями (а-процессом), смещается в область более высоких температур, что свидетельствует о релаксационном ха­ рактере диэлектрических потерь. Наиболее заметные изменения макси­ мума tg б проявляются в области низких частот (К)— 1 0 0 Гц),- Анало­ гичные данные обнаружены в области релаксационных” потерь смолы УП-612, вызванных кооперативным движением диполей (табл., 1 ). Мак­ симум tg 6 смолы при частоте тока 30 Гц проявляется при температуре 263 К, а с увеличением частоты до 20 кГц сдвигается на 16 К в область

вКСК максимум tgfii сдвигается

вобласть более высоких темпера­ тур. Величина отмеченного сме­ щения около 30 К. Аналогичным образом изменяется температура стеклования Тс смолы в эласто­ мерной матрице. Это свидетельст­ вует о существенном затруднении релаксационных процессов в смо­ ле, введенной в каучук, что мо­ жет быть вызвано усилением взаимодействия ее с каучуком,

ческой релаксации существует определенная корреляция. Так, при уси­ лении химического взаимодействия вследствие предварительного окис­ ления каучука или дополнительного прогрева КСК расход эпоксигрупп возрастает, что проявляется в дальнейшем смещении максимума tg 6 в сторону более высоких температур (например, для КСК с 1 0 мае. ч. смолы УП-612 до 290 К после их прогрева при 100°С в течение 8 ч про­ тив 283 К — до нагрева). Наоборот, ослабление этого взаимодействия в результате использования эпоксидных смол с меньшим содержанием •эпоксигрупп вызывает незначительное смещение максимума tg 6 смолы. Так, из табл. 2 видно, что с уменьшением эпоксидного числа с 27 до 6 % снижается разность температур, при которых проявляются макси­ мальные значения tg б (с 30 до 13 К). Эти данные полностью' согласу­ ются с результатами физико-механических испытаний резин, свидетельст­ вующими о том, что с повышением активности смолы возрастает вели­ чина смещения максимума tg б, а также ее модифицирующее действие, проявляющееся в увеличении прочности при комнатной и повышенных температурах и усталостной выносливости ненаполненных вулканиза­ торов.

Таким образом, по величине сдвига максимума tg 6 эпоксидной смолы в КСК можно судить о степени ее прививки к каучуку и тем самым предопределять комплекс механических свойств резин.

ческих превращений в эластомерных композициях при введении в их состав малых добавок модификаторов. Ценность этого метода заключа­ ется также в том, что его можно использовать для неразрушающего контроля модифицированных эластомеров при оценке эффективности действия модификаторов.

СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1.Красноврыжая Р. А. Исследования в области модификации эластомеров эпоксид­ ными соединениями. Автореф. дне. на сонск. учен, степени канд. техн. наук. Днепро­ петровск, 1977. 16 с.

2.Онищенко 3. В., Трубникова И. В., Рыбалка Н. В. и др. Исследование влияния эпоксидных смол на свойства протекторных резин. — Производство шин, РТИ и АТИ, 1976, № 8, с. 4—6.

3.Замковая В. В., Онищенко 3. В., Блох Г. А. и др. Влияние эпоксидных смол на свой­

ства резин из бутил-каучука. — Производство шин, РТИ и АТИ, 1980, № 9, с. 5—6.

4.Колесов С. Н. Структурная электрофизика полимерных диэлектриков. Ташкент. 1975. 206 с.

5.Блинов А. А., Журавлев В. С., Панчева Г В. Измерительная ячейка для определе­ ния поверхностного и объемного электрического сопротивления полимерных материа­ лов. — Зав. лаб., 1977, т. 43, № 11, с. 1382—1383.

6.Липатов Ю. С., Фабуляк Ф. Г Диэлектрическая релаксация в поверхностных елоях полиметилметакрилата и полистирола. — В кн.: Поверхностные явления в полимерах. Киев, Наукова думка, 1970, с. 7—15.

УДК 534.2;678.067;620.172

Р. Д. Максимов, В. А. Кочетков, В. М. Пономарев

АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ И КИНЕТИКА НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ ГИБРИДНОГО КОМПОЗИТА

Целью данной работы являлось сравнительное исследование акусти­ ческой эмиссии однонаправленно армированного гибридного (поливолокнистого) композита при растяжении в направлении волокон и теорети­ чески предсказываемой кинетики накопления повреждений. Постановка задачи обусловлена выявленным экспериментально интенсивным накоп­ лением повреждений гибридных композитов, армированных двумя ти­ пами волокон: хрупкими высокомодульными с малыми предельными де­ формациями и значительно более податливыми волокнами. К. таким композитам относятся органоборопластики, органоуглепластики, стеклоборопластики и стеклоуглепластики. Множественное дробление хрупких волокон вызывает существенное отличие диаграмм деформирования гиб­ ридных композитов от диаграмм двухкомпонентных материалов. Об этом свидетельствуют приведенные на рис. 1 усредненные кривые дефор­ мирования органоборопластика с различным объемным содержанием

Рис. 2. Кривые суммарной акустической эмиссии органопластика (/), боропластика (2) и органоборопластика (3) с цо=0,31 и ц*»=О,09 при

растяжении в направлении армирования до макроразрушеиия образцов.

Связь между средним напряжением о и деформацией композита е принимаем в виде

Изменение модуля упругости композита Е учтем с помощью функции Р/(е), которую назовем функцией поврежденности волокон. Тогда

Используя полученные в [1] выражения перераспределения напряже­ ний в окрестности разрыва волокон, получаем следующую зависимость:

1

Pf(e) IQMQ(0)

где Ni — число волокон длиной U при деформации в; ц — параметр* зависящий от модуля упругости волокна Е, и матрицы Е тщпродольного модуля сдвига матрицы Gm, радиуса волокна г# и коэффициента арми­ рования р/. Индекс i'=0 присваивается целым волокнам длиной 4* раи­ ной длине образца, индекс i = n — волокнам с минимально возможной длиной 1п-

Характеризуя прочность волокон распределением Вейбулла

F(Cf) = 1 —exp (—/0а а / ) ,