Молекулярная подвижность в ненаполненных и наполненных сшитых кремнийорганических каучуках

Рис. 7. Температурные зависимости tg б, полученные после резкого охлаждения образцов СКТВ-1, наполненных 15 вес. ч. аэросила 300 (а) и СКТВФ, наполненных 35 вес. ч. аэросила 300 (б) после хранения в течение 1 года (1) после прогревания при 470 К (2). 3 — концентрация влаги 1,0 (а) и 1,2% (б)

Высокотемпературный максимум мы объясняем десорбцией воды, т. е. разрывом различных сорбционных связей, что сопровождается подвижностью диполей. Максимум высокотемпературного пика находится в области 370—410 К, несмотря на это он весьма широкий и лежит в интервале от 280 до 470 К. Это наводит на мысль о том, что этот максимум суммарно описывает мультиплетные максимумы, отражающие разрывы различных по прочности связей, соединяющих молекул воды как с наполнителем, так и друг с другом. Иногда мультиплетность наблюдается в виде отдельных максимумов.

Эксперименты, проведенные методом термогравиметрии, свидетельствуют о том, что десорбция влаги, определяемая по потерям в весе образца, выдержанного в парах воды, начинается от комнатной температуры2. Разумеется, следует иметь в виду, что в рассматриваемом интервале температур возможна десорбция наименее связанной воды, ибо все другие виды адсорбированной воды уходят при температурах, существенно превышающих 470 К [13]. Однако, как нами показано, эти виды воды не отражаются па характере температурных зависимостей tg б и г'.

С целью выяснения поставленного выше вопроса о природе максимума tg δ в области 190—220 К было проведено исследование динамических механических свойств. На рис. 8 в качестве примера приведены температурные зависимости логарифмического декремента затухания А и лога рифма действительной части комплексного модуля сдвига G' ненаполнен-ного и наполненного каучука СКТВ-1.

Рис. 8. Температурные зависимости логарифмического декремента затухания Д (а) и логарифма действительной части комплексного модуля сдвига G (б) образцов СКТВ-1 (резкое охлаждение) (1), СКТВ-1, наполненных 15 вес. ч. аэросила 300 (резкое охлаждение) (2) и СКТВ-1, наполненных 15 вес. ч. аэросила 300 и выдержанного при 190 К (3)

Рис. 9. Температурные зависимости tg б, полученные после резкого охлаждения образцов СКТВФ, наполненных 35 вес. ч. аэросила 300 и адсорбировавших 6,0% воды (7), 3,3% этилового спирта (2) и 2,8% эти-ленгликоля (3)

Видно, что каучук, содержащий наполнитель, характеризуется дополнительным максимумом, лежащим в области между стеклованием и плавлением и соответствующим по своему положению наблюдаемому при исследовании диэлектрических свойств. Этот максимум не связан с кристаллизацией, поскольку положение и форма его не изменяются после предварительной выдержки образца при 190 К в течение 1 ч. Аналогичные переходы в области 170—200 К обнаружены нами и для других исследованных сшитых кремнийорганических каучуков, наполненных аэросилом. Следует отметить, что размытый переход в этой температурной области наблюдается в работе [14]. Из сопоставления данных, полученных при исследовании методами диэлектрических и механических потерь, можно заключить, что указанный переход определяется размораживанием подвижности макромолекул в каучуковой матрице. Можно предположить, что в рассматриваемой области температур размораживается подвижность макромолекул каучука, связанного с частицами аэросила. Поскольку доля таких молекул, образующих переходный слой и обладающих из-за связанности с частицами аэросила ограниченной подвижностью, невелика по сравнению со «свободными» макромолекулами, следует ожидать, что интенсивность максимума механических потерь, определяемая размораживанием подвижности этих макромолекул, должна быть существенно ниже по сравнению с максимумом потерь, определяемым стеклованием не связанной с наполнителем аморфной фазы. Когда в переходном слое присутствуют молекулы воды, они играют роль дипольной метки, что при измерении диэлектрических свойств выражается в появлении интенсивного максимума tg б, отражающего размораживание подвижности каучуковой матрицы.