Síťování, morfologie a vlastnosti polymerních směsí a kompozitů

Abstract

Byly studovány tři elektricky vodivé kompozity obsahující uhlíkové plnivo: (1) ethylenvinylacetát (EVA)/uhlíková vlákna (CF), (2) ethylen-butenový kopolymer (EBC)/elektricky vodivé saze (CB) a (3) EBC/CF. Kompozity byly připraveny mícháním na dvouválci nebo v Brabenderu. Destičky byly připraveny lisováním. U kompozitů EVA/CF byl studován vliv ozáření elektrony při úrovních 60, 120 a 180 kGy. Studium obsahu gelu pomohlo při výpočtu parametrů Charlesby-Pinnerovy rovnice. Parametry G(X) = 3,78 a G(S) = 2,35 znamenají, že během ozařování elektronovými paprsky dochází k síťování i štěpení řetězců. Poměr parametrů G(X)/G(S) = 1,61 znamená, že u tohoto EVA kopolymeru převažuje síťování nad štěpením. Vyvolané změny mechanických vlastnosti při pokojové teplotě (25 °C) a při vysoké teplotě (150 °C) (kríp, napětí-deformace a frekvenční závislost) byly studovány pomocí dynamické mechanické analýzy (DMA). Vliv ozáření proudem elektronů byl nejlépe pozorován při 150 °C; došlo k systematickému poklesu krípu, zvýšení napětí při dané deformaci, zvýšení reálné části modulu pružnosti ve smyku G' a snížení ztrátového faktoru (tan delta). Experimentálně naměřené zvýšení modulu pružnosti v důsledku přídavku uhlíkových vláken bylo diskutováno pomocí Guth-Goldova a Guth-Smallwoodova modelu. Tvarový faktor L/D byl odhadnut přímým pozorováním pomocí světelné mikroskopie. Kompozity byly testovány na změny elektrického odporu během zatěžování různými silami. Byl vypočten měrný faktor, definovaný jako poměr relativní změny elektrického odporu k mechanickému prodloužení. Některé kompozity vykazovaly významné změny elektrického odporu během zatěžování v tahu, což naznačuje možnost budoucího využití těchto elektricky vodivých kompozitů jako senzorů deformace, které by mohly být použity např. jako umělé svaly v robotice.