СВЧ излучение как способ модификации полимерных композитов

Сверхвысокочастотное излучение (СВЧ излучение) — электромагнитное излучение, включающее в себя дециметровый, сантиметровый и миллиметровый диапазон радиоволн (длина волны от 1 м — частота 300 МГц до 1 мм — 300 ГГц). Однако границы между инфракрасным, терагерцовым, микроволновым излучением и ультравысокочастотными радиоволнами приблизительны и могут определяться по-разному.

Микроволновое излучение большой интенсивности используется для бесконтактного нагрева тел (как в бытовых, так и в промышленных микроволновых печах для термообработки металлов), основным элементом в которых служит магнетрон, а также для радиолокации.

Известно, что при температурах размягчения полимера, определяемых структурно-механическими методами (например, методом линейной дилатометрии или термомеханическим методом), в полимерных материалах резко возрастает структурная подвижность. До этих температур полимерные материалы обладают относительно жесткой матрицей, ограниченной сегментальной подвижностью и сохраняют характерную объемную структуру. Для повышения структурной подвижности композиционного материала предлагается использовать СВЧ нагрев. При обработке СВЧ излучением температура нагрева составляющих частей полимерного композита определяется полярностью полимера. Следует отметить, что при таком нагреве появляется возможность получения полимерной заготовки с локально расплавленными зонами полимерного композита, расположенными преимущественно у поверхности заготовки, и достаточно холодной внутренней части [12].

Кроме того, было выяснено, что использование СВЧ нагрева позволяет увеличить пограничную поверхность между полимерной матрицей и распределенным модификатором и взаимодействие на этой поверхности, что существенно влияет на прочностные характеристики полученного композита[13].

В процессе обработки микроволновым излучением происходит достаточно сильный нагрев образца, в связи с чем, полосы поглощения, интенсивность которых после модификации уменьшается до минимума, можно рассматривать как полосы кристалличности, а полосы поглощения с большей интенсивностью — отнести к аморфной фазе полимера [14].

При создании полимерного композиционного материала СВЧ обработка несколько снижает температуры структурных переходов, однако, при СВЧ нагреве значение коэффициента линейного расширения образца снижается, что способствует сохранению исходной формы готового изделия [12].