Прочность дисперсий расплавов полимеров с твердыми частицами

Коллоид. ж., 1988, т. L, с. 1033 - 1034.

     В работе [1] был впервые сформулирован критерий прочности расплавов полимеров при одноосном растяжении. Условие разрушения имеет вид

_р / (_e - _e*) = const (_e > _e*)

где _р - разрушающее напряжение, _e - обратимая деформация при разрыве (мера Генки); _e* - "критическая" обратимая деформация. Если сшитые резины могут быть разрушены при любых деформациях [2], т.е. для них _e* = 0, то разрушение расплавов полимеров возможно только тогда, когда обратимые деформации, реализуемые в эксперименте, превышают некоторое критическое значение _e*. Как следует из [1, 3], _e* не зависит от закона нагружения, температуры и вида полимера, и поэтому высказывалось мнение об универсальности этой величины. Однако результаты экспериментов по одноосному растяжению дисперсно-наполненных расплавов полимеров демонстрируют зависимость величины _e* от объемной концентрации инертного наполнителя (рисунок). 

  Зависимость критической обратимой деформации _e* при одноосном растяжении наполненного 1,2-полибутадиена 
(ММ = 1.810⁵; M_w/M_n = 1.3) от объемной концентрации сланцевой золы (размер частиц 20 мкм) при 293К

     При обработке экспериментальных данных деформации относили к композиции в целом. Расчет деформаций собственно дисперсной среды по аддитивной формуле качественно не меняет приведенных ниже результатов. Как видно из рисунка, дисперсии твердых частиц в расплавах полимеров при концентрациях наполнителя, меньших некоторой величины = _кр, ведут себя как вязкоупругие жидкости, а при > _кр, способны разрушаться при любых обратимых деформациях. Возможным объяснение этого явления представляется образование при = _кр бесконечного кластера дисперсного наполнителя в полимерной матрице. В рассматриваемом случае _кр = 0.25 об.%, что совпадает с критической концентрацией жесткой фазы в гетерогенных вязкоупругих средах, при превышении которой резко возрастают механическая работа и теплота упругой деформации при одноосном растяжении этих сред [4].

Литература

1. Borisenkova E.K., Sabsai O.Yu, Kurbanaliev M.K. et.al. // Polymer. 1978, V. 19. December. P. 1473.
2. Smith T.//J. Polymer. Sci. 1963. (A-1). P. 3797.
3. Чалая Н.М., Сабсай О.Ю., Абрамов В.В. и др. //Переработка наполненных композиционных материалов. М.: НПО "Пластик", 1982. С. 80.
4. Годовский Ю.К., Конюхова Е.В., Бессонова Н.П. и др. // Физика и химия каучука и резины: Междунар. конф. по каучуку т резине. М.: 1984. 2A₄₈.

Институт нефтехимического синтеза АН ССР, Москва

Институт химической физики АН ССР, Москва

НПО "Пластик", Москва