125962 (Структурно-механические характеристики смесей полиуретан - жидкий кристалл, подвергнутых радиационному облучению), страница 2

Рис.5. Кривые напряжение - деформация в обычных координатах (а) и в координатах уравнения (1) (б). Штриховая линия - для чистого полиуретана.

После облучения образцов характер деформационных зависимостей существенно изменяется до доз в 20 Мрад значительно увеличивается, модуль упругости при сохранении высокого относительного удлинения, а при более высоких дозах прочность и эластичность образцов значительно уменьшаются (рис.5).

Поскольку (согласно данным рентгенографии) все исследуемые системы аморфны и характеризуются наличием трехмерной макрорешетки, прш анализе механических данных можно воспользоваться классическим уравнением высокоэластичности, применимым к сетчатым системам [12]

где G - модуль высокоэластичности, K=l/k - относительное удлинение.

Как видно, полученные зависимости хорошо аппроксимируются прямыми линиями до А<3, а при больших К наблюдается отклонение от зависимости (1). Следовательно, можно считать, что до А <3 справедливо принятое нами приближение (1). Величину G, получаемую из уравнения (1), можно использовать для расчета плотности сшивок [12,13]

где р - плотность образца, R - газовая постоянная, Т - абсолютная температура, М_а - средняя ММ между узлами сетки.

Зависимость расстояний между узлами сетки М_с от дозы облучения имеет явно немонотонный характер: при увеличении дозы до 20 Мрад М_с значительно уменьшается, что соответствует увеличению радиационных, сшивок, а при больших дозах облучения несколько возрастает (рис.3).

Увеличение прочности и модуля упругости образцов при увеличении дозы облучения естественно объясняется в рамках структурных перестроек, предложенных на основании данных рентгенографии. Увеличение прочности характеристик обусловлено появлением дополнительной сетки микрообластей с повышенной концентрацией радиационных сшивок. Максимум прочностных характеристик достигается при максимальном числе таких микрообластей (максимальной контрастности гетерогенной структуры). Минимальное расстояние между доменами в макрорешетке, полученное из малоугловых рентгенограмм, достигается при дозах облучения, соответствующих минимальному расстоянию между узлами сетки М_е, получаемому из результатов механических испытаний.

Таким образом, на основании изложенного выше можно сделать следующие выводы о микроструктуре исследуемых смесей.

В процессе формирования смеси происходит практически полное фазовое разделение низкомолекулярного и высокомолекулярного компонентов с образованием микрообластей включения жидкого кристалла размерами ~ 10 мкм. Жидкий кристалл в пределах микрообластей включения и полиуретановая матрица практически сохраняют структуру и свойства чистых компонентов.

Под действием облучения изменяются цветотемпературные характеристики жидкого кристалла и формируется дополнительная микродоменная структура в полиуретановой матрице, образуемая микрообластями с повышенной концентрацией радиационных сшивок. Последнее приводит, в свою очередь, к улучшению механических характеристик смесей. Наилучшие прочностные характеристики наблюдаются в образцах с максимальной гетерогенностью микроструктуры и минимальными расстояниями между узлами макрорешетки, достигаемыми при 20 Мрад. Увеличение дозы облучения более 20 Мрад приводит к ухудшению механических характеристик и увеличению дефектности микродоменной структуры.

Литература

1. Липатов Ю.С., Шилов В.В., Гомза Ю.П. Докл. АН СССР, 1981, т.258, № 4, с.938.

2. Липатов Ю. С, Цукрук В.В., Шевченко В.В., Шилов В.В., Тищенко В.Г. Докл. АН УССР. Б, 1983, № 3, с.52.

3. Шевчук С.В., Махотило А.Г., Тищенко В.Г. В кн.: Холестерические жидкие кристаллы. Новосибирск: Наука, 1976, с.67.

4. Генералова Э.В., Сонин А. С, Фрейдзон Я. С, Шибаев В.П., Шибаев И.Н. Высо-комолек. соед. А, 1983, т.25, № 11, с.2274.

5. Жаркова Г.М. В кн.: Свойства и применение жидкокристаллических термоиндикаторов. Новосибирск: Наука, 1980, с.3.

6. Сонин А. С, Шибаев И.Н. Журн. физ. химии, 1980, т.54, № 12, с.3109.

7. Липатов Ю.С., Шилов В.В., Гомза Ю.П., Коверник Г.П., Шевчук С.В., Онищенко Л.Е., Тищенко В.Г. В кн.: Тез. докл. V конф. соц. стран по жидким кристаллам. Одесса, 1983, т.2, ч.2, с.96.

8. Ungar G.J. Mater. Sci., 1981, v.16, № 10, p.2635.

9. Шевченко В.В., Цукрук В.В., Шилов В.В., Клименко Н. С, Васильевская Г.А., Липатов Ю.С. В кн.: Тез. докл. V конф. соц. стран по жидким кристаллам. Одесса, 1983, т.2, ч.2, с.6.

10. Цукрук В.В., Шилов В.В., Близнюк В.Н., Шевченко В.В., Рачков В.И., Липатов Ю.С. В кн.: Композиционные полимерные материалы. Киев: Наук, думка, 1984, № 22, с.54.

11. Липатов В.С., Шилов В.В., Гомза Ю.П., Кругляк Н.Е. Рентгенографические методы изучения полимерных систем. Киев: Наук, думка, 1982.

12. Треолар Л. Физика упругости каучуков. М.: Изд-во иностр. лит., 1953.

13. Joseph Е., Wilkes G., Park К. J. Appl. Polymer Sci., 1981, v.26, № 10, p.3355.