Методы релаксационной спектрометрии [1], дающие ценную информацию об изменении структуры и молекулярной подвижности в пленках и волокнах, включающие исследование температурных зависимостей механических и диэлектрических потерь не могут быть отнесены к абсолютно неразрушающим методам. Применяя динамические механические испытания можно не только дополнить данные, полученные при анализе диэлектрических спектров, но и получить принципиально новые, например, о наличии в материале внутренних механических напряжений, поглощенной дозы гамма- облучения и др. [2].
С этой целью цилиндрические образцы (волокна, трубки, оптоволокно и т.д.) искусственно переводят в напряженное состояние путем приложения механической нагрузки заданной величины, возбуждают в них затухающие угловые колебания на собственной частоте колебательной системы образца с инерционной массой, вычисляют тангенс угла механических потерь на различных частотах в диапазоне частот 10-2 - 10-4 Гц и определяют релаксационные максимумы потерь в этой области частот, по максимумам, которых определяют остаточные напряжения в материале. При этом частоту колебательной системы изменяют путем изменения длины рабочей части образца, изменения значения инерционной массы или изменения расстояний от центра инерционной массы до оси образца.
Как показали испытания, с увеличением величины растягивающего напряжения происходит уменьшение величин всех релаксационных максимумов tg δ, что может являться следствием ориентации надмолекулярных образований (области λ- переходов) и кристаллических областей (α2- переходы) при приложении нагрузки. Произведя построение калибровочной зависимости между величинами σ и tg δmax в области λ- релаксации, по значению tg δmax можно определять значения напряжений, действующих на молекулы полимера, вызванных физико-химическими или другими факторами.
Естественно, что при этом необходимо для каждого материала иметь свою градуировочную характеристику. Применение предлагаемого способа при производстве волокон, пленок, термоусаживающихся трубок, оптоволокна и т.д. позволяет оперативно контролировать напряжения в этих изделиях, вызванные химической, радиационной или термической обработкой или в процессе изготовления. Точное определение остаточных механических напряжений в полимерных и неорганических материалах независимо от их электропроводности (например, в углеродных волокнах) позволяет оперативно устранять вызывающие их причины и тем самым повысить качество выпускаемых изделий, их прочность, надежность и долговечность. Так, например, в случае наличия значительных внутренних напряжений в полимерном оптоволокне или кварцевом оптоволокне с полимерным покрытием, при их релаксации со временем происходит изменение оптических свойств оптоволокна, что в итоге приводит к потере интенсивности сигнала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Бартенев Г.М.,Зеленев Ю.В. Релаксационные явления в полимерах. Л.: Химия, 1972. 376 с.
- Авт. свид. СССР № 947657. Способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах. // В.В. Лаврентьев. Опубл. в Б.И., 1982, № 28.