Исследование поверхностных, адгезионных и механических характеристик гетерогенных полимерных систем

Поскольку мы не могли исследовать непосредственно смеси ПЭТФ - желатина - фенол (это экспериментально сложно), изучались поверхностные и механические свойства смесей, моделирующих подслой, на примере смеси ПС с ПВХ. Определение углов смачивания было проведено на пленках индивидуальных полимеров и пленках их смесей, полученных из растворов высоко- и низкомолекулярных ПС и ПВХ из ДХЭ, ТГФ, МЭК и ХБ. На рис.33 и 34 приведены зависимости cos 0 от состава смесей ПС с ПВХ. Анализ графиков показывает, что значения cos 9 для пленок индивидуальных полимеров (высокомолекулярных - рис.33), получен ных из различных растворителей, колеблются в пределах: для ПС - от 0,17 до 0,70, для ПВХ - 0,17 до 0,45. Для низкомолекулярных полимеров (рис.34) значения cos 0 находим в пределах: для ПС - от 0,17 до 0,70 и для ПВХ - от 0,40 до 0,70. Такой разброс в значениях cos 0 можно объяснить влиянием, в первую очередь, шероховатости поверхности.

Известно, что она оценивается коэффи циентом шероховатости К, который представляет собой отношение истинной площади поверхности к кажущейся, поэтому угол смачива ния на реальной твердой поверхности можно определить соотноше нием Венцеля-Дерягина /бо/:, п Таким образом, в тех случаях, когда cos В имеет высокие значения, можно предположить, что там шероховатость поверхности больше. Сравнивая значения coS 0 для индивидуальных пленок из ПС и ПВХ, видно, что эти значения различны, что можно объяснить не только влиянием различной шероховатости поверхностей на значения 0, но и влиянием химической структуры поверхностей, со- Кривые COS с) - состав смеси для пленок, полученных из смеси растворов низкомолекулярных ПС и ПВХ, имеют плавный характер (рис.33), тогда как для пленок из смесей высокомолекулярных полимеров они имеют четко выраженные минимумы и максимумы (рис. 34). Так, для пленок смесей, приготовленных из растворов высокомолекулярных ПС и ПВХ в ТГФ и МЭК, максимальный cos 0 соответствует составу смеси: 20$ ПС и 80$ ПВХ, а минимальный - 50$ ПС и 50$ ПВХ. Для смесей из ДХЭ и ХБ зависимости cos Э от состава имеют немонотонный характер. Наличие максимума и минимума на кривых cos 0 - состав смеси можно объяснить, как уже это отмечалось, разной шероховатостью поверхностей пленок: максимальное значение сов 0 соответствует максимальной шероховатости.

Кроме того, как показывает анализ кривой J І на рис.34, величина краевого угла смачивания зависит тоже от внутренних напряжений: после их релаксации (отжиг пленки смеси высокомолекулярных ПС и ПВХ из МЭК при Т=373 К и %с =»5 часов) кривая coS 0 - состав становится более плавной - отсутствуют резкие минимумы и максимумы. Определение усилия расслаивания адгезионных соединений проводилось только для пленок смесей высокомолекулярных полимеров, т.к. пленки, полученные из растворов смесей низкомолекулярных ПС и ПВХ, оказались хрупкими и непрочными. Дублирование систем проводилось при температуре 313 К, а для пленок смесей из МЭК также при температуре 358 К. В результате исследования усилий расслаивания пленок смесей высокомолекулярных ПС и ПВХ от образцов СКЇЇ-40 на ткани бьши построены графические зависимости усилия расслаивания от состава смесей (рис.35). Анализ графиков показывает, что для пленок из растворов индивидуальных полимеров усилия расслаивания имеют различные значения в зависимости от типа применяемого растворителя. Так, для ПС усилие расслаивания находится в пределах от 0,6 до 1,0 Ша, а для ПВХ - от 0,3 до 0,95 МПа. Такие значения усилий расслаивания можно, предположительно, объяснить различной степенью шероховатости пленок и, следовательно, различной степенью контакта пленок смесей с образцами СКН-40: там, где неровностей меньше, полнее контакт и требуется более высокого значения усилия расслаивания для его разрушения. На всех кривых наблюдаются минимумы: для смесей, полученных из ДХЭ, ТГФ и МЭК, они соответствуют составу 50$ ПС и 50$ ПВХ. Характер разрушения границы контакта для всех рассматриваемых систем был когезионнны по фазе смеси ПС с ПВХ, что определялось, скорее всего, низкой механической прочностью самих полимерных пленок. Было также проведено исследование на зависимость усилия расслаивания от состава пленок смесей для систем, полученных при температуре дублирования 358 К (рис.35). На указанной кривой видно, что значения усилий расслаивания для этих образцов резко возросли, как для индивидуальных полимеров, так и для смесей. Наблюдается тоже минимум (для состава 20$ ПС - 80$ ПВХ) и максимум (для состава 50$ ПС - 50$ ПВХ). Харакгер разрушения для этих образцов был явно когезионным.