Молекулярная подвижность в ненаполненных и наполненных сшитых кремнийорганических каучуках

В свете приведенных данных трактовка основного релаксационного максимума в терминах развития движения сегментов в чисто аморфной фазе и второго пика в терминах развития движений сегментов, чья подвижность ограничена кристаллическими областями [5], представляется нам неверной: во-первых, при охлаждении образца до измерения происходит частичная кристаллизация, и, следовательно, первый пик отражает развитие подвижности в аморфной фазе частично-кристаллического полимера, а не в чисто аморфном полимере, во-вторых, аморфная фаза, развитие подвижности в которой обусловливает второй пик [5], остается после выдержки при 190 К (суммарная степень кристалличности не превышает 70% [6], но пик при этом исчезает). Рассмотренные соображения отвечают также экспериментальным данным, приведенным в работах [7, 8]. Характер температурных зависимостей tg б и ε' образцов сшитых каучуков, содержащих различное количество отличающегося по активности аэросила, прогретых перед испытанием при 470 К в течение 4 ч или испытываемых непосредственно после изготовления, мало отличается от таковых для ненаполненных каучуков. Некоторая специфика влияния наполнителя и термической предыстории на основной релаксационный максимум подробно обсуждалась нами в работе [4].

В то же время образцы наполненных сшитых каучуков, находившихся длительное время (от 1 месяца до 1 года) в обычных условиях при комнатной температуре, характеризуются принципиально иными температурными зависимостями tg б и ε ' (рис. 2). Новые максимумы tg б не исчезающие после выдержки при 190 К, но исчезающие после прогревания при 470 К, естественно связать с наличием сорбированной воды. Поэтому трактовка обнаруженных максимумов требует изучения влияния сорбированной воды при различных ее концентрациях. С целью проведения такого исследования образцы различных ненаполненных и наполненных сшитых каучуков, предварительно прогретых при 470 К в течение 4 ч, выдерживали при комнатной температуре в насыщенных парах дистиллированной воды (в отдельных случаях в конденсированной воде). По истечении определенных промежутков времени образцы взвешивали и определяли таким образом количество сорбированной влаги. Десорбцию проводили прогреванием образцов при 470 К до постоянного веса. На рис. 3 в качестве примера приведены кривые кинетики сорбции влаги некоторыми наполненными сшитыми каучуками.

Температурные зависимости tg б и е' образцов каучука СКТ, содержащего 1,1; 1,5; 2,0% сорбированной воды, образца, выдержанного в комнатных условиях в течение 1 года, а также прогретого перед исследованием при 470 К, приведены на рис. 4.

Рис.3

Видно, что увеличение количества сорбированной влаги сопровождается появлением новых максимумов tg б в области температур 190— 220, 255-260 и 370-390 К. Характер зависимости tg б от количества сорбированной воды показан на рис. 5.

Максимуму, связанному со стеклованием, отвечает возрастание е'; максимум tg б в области 190—220 К также находит отражение в возрастании е', величина которого резко уменьшается при 235 К (плавление) и вновь возрастает в области следующего максимума. При 370—390 К (высокотемпературный максимум) значение е' уменьшается.

При уменьшении количества наполнителя характер температурной зависимости исследуемых параметров изменяется, о чем можно судить по данным, приведенным на рис. 6. Основное отличие состоит в том, что для систем с меньшим количеством наполнителя (20 и 15 вес. ч. аэросила 300 и 20 вес. ч. аэросила 175) отсутствует пик tg б в области 255— 260 К при том количестве сорбированной влаги, при котором для каучука, содержащего 35 вес. ч. наполнителя, этот пик отчетливо проявляется. Положение остальных пиков также несколько изменяется, что свидетельствует о существенном влиянии на их интенсивность и положение не только абсолютного количества сорбированной воды, но и количества и типа наполнителя.