WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

В полимерах по формуле =0е-Е/2КТ можно определить Е, как опытный параметр, определяющий lg(103/Т). В I области проводимости Е составляет
5,2 кДж/моль, во II и III областях проводимости принимает значения ~ 0,5 кДж/ моль и 0,3 кДж/моль соответственно. В последующих измерениях эти значения уменьшаются от измерения к измерению (рис. 4, кривая 3). На графиках обратного хода lg(103/Т) для обеих серий образцов наблюдается только два наклона, соответствующие третьему и второму участку проводимости. Проводимость обратного хода (рис. 4, кривая 2) ниже, чем прямого хода (рис. 4, кривая 1). Если для прямого хода в I области для обеих серий МОП наблюдаются два максимума электропроводности, то для повторного измерения (рис. 4, кривая 3) – только один. Это еще раз подчеркивает возможность влияния адсорбированной воды и дипольно-ради­каль­ной поляризации на проводимость в этой области температур. Природа ОВ (СВМ и армос) и место расположения алюминиевой пластины в МОП слабо влияет на проводимость образцов, о чем свидетельствует идентичность температурного хода проводимости для обеих серий. Видимо на проводимость значительное влияние оказывает антиадгезионная обработка сплава алюминия.

С целью изучения влияния взаимодействия компонентов были исследованы МОП, в которых менялся характер их взаимодействия, проводя антиадгезионную обработку слоистых алюминиевых пластин. Для МОП без антиадгезива 1-процесс проявляется при температуре 443К, тогда как данный процесс образца, поверхность слоя алюминия которого обработана антиадгезивом, реализуется при температуре 413 К, в то время как для исходного ОП – при температуре 382 К (рис. 5). Аналогичное смещение Т1 наблюдается и для других направлений =45, 90. Причиной такого поведения характеристик МОП является изменение вклада волокнистого компонента в макросвойства в зависимости от угла и нанесения слоя антиадгезива между слоем металла и ОП. При =0 основную нагрузку со стороны внешнего механического поля несут на себе высокопрочные арамидные волокна СВМ. Вследствие этого образцы, вырезанные в данном направлении, являются более жесткими. Для МОП с антиадгезивом Т1=413 К и Т2=548 К, без антиадгезива - Т1=443 К и Т2=582 К. Для однонаправленного ОП без слоя алюминия данные 1 и 2 - процессы проявляются при температурах 382К и 548К. Из сравнения ОП с антиадгезивом и МОП без антиадгезива вытекает, что смещение Т1 связано с процессами, протекающими на границе металл-ОП, именно со степенью адгезионного взаимодействия между компонентами МОП. На температурное положение 1 и 2-процессов релаксации МОП может существенно влиять также ограничение конформационного набора полимерных цепей на границах металл-ОП, металл-волокно. Поскольку этот фактор для обоих видов образцов остается практически одинаковым, то главенствующую роль в данном случае играет степень адгезионного взаимодействия. Известны различные механизмы адгезии металла к полимерам: установление физических, химических связей; образование на границе раздела металл-полимер механического замка (механическое взаимодействие). При обработке поверхности металла антиадгезивом, последний препятствует установлению физических и химических связей, работает, в основном, только механическая модель взаимодействия. Этим и объясняется тот факт, что Т1 МОП без антиадгезива выше, чем у МОП с антиадгезивом. Аналогичный эффект наблюдается и для =45 и =90. Таким образом, можно утверждать, что чем выше Т1, тем выше степень адгезионного взаимодействия между фазами МОП. Поэтому нами предлагается в качестве параметра для оценки прочности адгезионного сцепления компонентов МПК температура Т1.

Рис. 5. Температурная зависимость тангенса угла механических потерь tg: ОП на основе клея ВК-41 и ткани волокон СВМ – (1), МОП (поверхность металла обработана антиадгезивом) – (2), МОП без антиадгезива – (3)

Для выяснения влияния природы металла на динамические вязкоупругие свойства МОП целесообразно было сравнение МОП, макроструктура которых следующая: серединный слой – ОП (один слой клея ВК-41 и один слой ткани), поверхностные слои: 1 – поверхностные слои – листовой сплав Al;
2 и 3 – поверхностные слои – магниевый сплав (поверхность образца 3 подвергнута обработке). Введение высокомодульного относительно алюминия магниевого сплава повышает в целом упругие характеристики МОП, т.к. Е образца 3 получается наибольшим. Т1 МОП на основе сплава Al выше, чем на основе магниевого сплава. Если судить о прочности межслоевой адгезии по Т1, то можно утверждать, что наибольшая межслоевая прочность адгезионного взаимодействия реализуется между клеем ВК-41 и сплавом Al. Обработка поверхности сплава магния приводит к снижению Т1 на 10К и понижению Е, свидетельствуя о снижении прочности адгезионного взаи­мо­дейст­вия между компонентами МОП.

В четвертой главе представлен материал по исследованию особенностей релаксационных и термических свойств многослойных печатных плат (МПП), влияния на них физической модификации и расчет упругих свойств моделей слоистых МПК и сравнение их с экспериментом.

Анализ экспериментальных данных (рис. 6) показывает, что в области температур 360-420К происходит переход ПМ стеклотекстолита со стравленной фольгой из стеклообразного в высокоэластическое состояние, что соответствует процессу 1-релаксации. В то же время наблюдаются дополнительные пики механических потерь при температурах 390-470К. Это свидетельствует о гетерогенности структуры связующего об установлении в нем равновесного состояния. Для данного образца также наблюдается дуплетный максимум механических потерь, соответствующий 1-процессу релаксации. Однако он смещен в область высоких температур.

Рис. 6. Температурные зависимости Е(1,3) и tg (3,4) стеклотекстолита: фольгированного – (1,2), со стравленными слоями фольги – (3,4)

Для достоверного заключения о протекающих процессах и прогнозирования свойства материалов дополнительно был использован перспективный, менее трудоемкий метод термического анализа, реализованный в дериватографе системы «Паулик-Паулик-Эрдей». Следовало ожидать, что методом термического анализа удастся «почувствовать» уровень внутренних напряжений в исследуемых образцах. Эксперимент проводили при скорости подъема температуры 0,083-0,33 К/с. Полное совпадение термогравиметрических кривых 1 и 2 рис. 7 позволяет предположить, что применяемая термическая обработка не приводит к достижению оптимальной структуры материала. Стеклотекстолит, подвергнутый травлению, имеет более напряженную внутреннюю структуру, поскольку процессы терморазложения в этом случае начинаются раньше и протекают более интенсивно.

Рис. 7. Кривые потери массы стеклотекстолита:

исходного – (1), подвергнутого термостатированию – (2),

после полного удаления фольги химическим травлением – (3)

Метод вынужденных изгибных резонансных колебаний позволяет получать надежную информацию обо всех изменениях в структуре материала, которые влияют на эффективность межмолекулярного взаимодействия. Сравнение механических динамических свойств образцов показали, что их релаксационные свойства различаются незначительно. В этих материалах, в основном, прошли почти все возможные химические реакции по образованию пространственной сетки химических связей матрицы и формированию граничных слоев матрицы вблизи поверхности стекловолокна и слоя фольги меди. Сравнение tg образцов позволяет отметить, что Т1 при фольгировании стеклотекстолита медной пластинкой резко смещается к высоким температурам. Дуплетный максимум tg проявляется в области температур 423-493 К, тогда как у исходного стеклотекстолита – в области температур 373-473 К. Высота максимума и интенсивность релаксационного процесса существенно уменьшается.

Механизмом изменения первого и второго максимума дуплета в области температур, где происходит переход из стеклообразного в высокоэластическое состояние матрицы, является возникновение граничных слоев и связанное с этим изменение количества свободных и связанных сегментов в ФСТ. Количество последних при фольгировании значительно возрастает, т.к. наряду с поверхностью стеклянных волокон медная фольга значительно ограничивает конформационный набор полимерных цепей вблизи поверхности (служит непроницаемым барьером).

В работе представлены результаты экспериментального исследования влияния физической модификации на динамические механические свойства МПП и сравнение релаксационных свойств ФСТ исходного и подвергшего физической модификации посредством термостатирования, циклической термообработки. Для термостатированного ФСТ интенсивность проявления главного релаксационного процесса ниже, чем для нетермостатированного. Мультиплетность практически не проявляется, температура механического стеклования для =0 равна 471 К. Такой ход кривой tg(Т) в области стеклования матрицы свидетельствует о том, что термостатирование приближает систему к равновесному состоянию, уменьшению гетерогенности структуры матрицы. Е в стеклообразном состоянии матрицы незначительно возрастает при термостатировании. Циклическая термообработка смещает область стеклования матрицы в область высоких температур по сравнению с нетермостатированными и термообработанными образцами. Т1 принимает значение 477 К. Второй максимум дуплета наблюдается при Т=493 К. Анизотропия свойств выражена более ярко по сравнению с другими образцами ФСТ. При циклической термообработке Е возрастает в стеклообразном и в высокоэластическом состоянии. Это свидетельствует о том, что густота сетки химических связей матрицы при этом возрастает. Для нетермостатированных ФСТ в области перехода матрицы из стеклообразного в высокоэластическое состояние наблюдается мультиплетный размытый максимум механических потерь Результаты исследований показали, что в матрице имеются области, явно различающиеся по структуре. Ими могут быть граничные слои, формирующиеся при взаимодействии ПМ со стеклянными волокнами и медной фольгой. Структура граничных слоев вблизи поверхности волокна и поверхности медной фольги различаются вследствие различия их адсорбционного и адгезионного взаимодействия, различия внутренних напряжений на границах раздела фаз из-за различия температурных коэффициентов линейного и объемного расширения компонентов и различия отклика компонентов на механические, тепловые и электромагнитные поля.

Физическая модификация слабо влияет на структуру и свойства ФСТ. Это связано с тем, что в материале с формировавшейся сеткой химических связей ПМ имеются значительные кинетические, диффузионные и другие ограничения, препятствующие перестройке сетки химических связей, изменению адгезионного взаимодействия на границах фольга – полимер, волокно – полимер при воздействии факторов физической модификации. Различные режимы термообработки образцов, влияя на внутреннюю структуру ПМ, меняют характер спектров и степень релаксации остаточных напряжений, определяя уровень нестабильности линейных размеров. Влияние термообработки на упругую деформацию проявляется в некотором увеличении величины Е и уменьшении его анизотропии. При всех видах модификации в материале остаются внутренние напряжения, которые возрастают и начинают проявляться в виде деформаций изгиба и кручения. Внутренние напряжения меньше в материале ФСТ после циклической термообработки.

Расчет упругих свойств моделей слоистых МПК (МОП и ФСТ) дают наименьшее расхождение с экспериментом для расчета характеристик на основе обратного правила смесей (табл. 2).

Таблица 2

Расчет упругих свойств слоистых металлополимерных композитов

ЕAl = 6,0·1010Па; Еорг = 1,2·1010Па, ЕCu= 12·1010Па Ест = 4,5·1010Па

Формула расчета

Al+ОП+Al

ОП+Al+ОП

Сu+стекл+Сu

мет=0,7

орг =0,3

мет=0,4

орг=0,6

мет=0,4

ст=0,6

Е'к = Е'мет ·мет+ Е'орг· орг

4,56

3,12

7,5

1/ Е'к = мет/ Е'мет +орг/ Е'орг

2,7

1,8

6,25

Е'к = Е'орг· 3орг +Е'мет ·(1-3орг)

5,87

-

10,38

Е'к = Е'мет· 3мет+ Е'орг ·(1-3мет)

-

1,51

-

Эксперимент

3,6

2,0

6,3

Основные результаты и общие выводы

На основании анализа и обобщения результатов экспериментов установлено:

1. Компоненты органопластика проявляются на релаксационных спектрах как 1 и 2-процессы релаксации. Взаимодействие компонентов в ОП приводит к возникновению межфазных слоев, проявляющихся в виде дополнительных новых '1 и '2-процессов релаксации. Предложена четырехуровневая структурная модель органопластика с двумя межфазными слоями. Наибольшей прочностью адгезионного сцепления обладают ОП на основе волокон СВМ и ВК-41.

2. В слоистых металлополимерных композитах:

– обнаружена анизотропия температуры i-процесса релаксации ОП и МОП, обусловленная наличием в нем анизотропного компонента – ОП и изменением вклада анизотропного волокнистого наполнителя в формировании релаксационных свойств МОП при изменении угла между осями армирования и деформирования;

– наличие металлической компоненты в МПК приводит к смещению температуры стеклования Т1 матрицы в область высоких температур, причем, чем больше объемное содержание металла, тем выше Т1;

– наличие слоистого сплава алюминия в МПК значительно ослабляет интенсивность проявления релаксационных процессов и анизотропию релаксационных свойств;

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»