Определение релаксационных констант в модифицированных полимерных материалах методом линейной регрессии

В.А. Федорук, В.И. Суриков, Т.Г. Сичкарь, Н.И. Шут, Омский государственный технический университет, кафедра физики

Важнейшими характеристиками релаксационных процессов в полимерных материалах являются энергия активации U, температура релаксационного перехода Tm , предэкспоненциальный множитель B в уравнении Больцмана-Аррениуса. В настоящее время существуют экспериментальные методы определения релаксационных констант [1,2]. Наибольшее распространение получил подход, разработанный Г.М.Бартеневым с сотрудниками [2]. Несмотря на очевидные достоинства, он имеет один существенный недостаток - требует большого объема экспериментальных исследований. Применение современной вычислительной техники позволяет в ряде случаев упростить процедуру определения релаксационных констант. Особенно этот метод эффективен, с нашей точки зрения, при изучении релаксационных процессов в модифицированных полимерных материалах, когда известны релаксационные константы полимера-связующего.

Суть подхода в определении U, Tm и B с помощью ЭВМ заключается в аппроксимации анализируемого релаксационного максимума на температурной зависимости тангенса угла механических потерь максвелловским максимумом с помощью метода линейной регрессии в сочетании с методом регуляризации (ЛРР) [3].

Максимум Максвелла без учета фона в координатах может быть описан следующим выражением:

где U - энергия активации; k - постоянная Больцмана; - максимальное значение . Соотношение (1) было использовано для аппроксимации экспериментальной зависимости .

С этой целью искомые параметры Пi представляли в виде , где Пi0 - нулевое приближение, . Разлагая в ряд Тейлора по малой величине , можно получить уравнение вида

где A - матрица с тремя столбцами и M строками ( M - число экспериментальных точек); x - вектор-столбец с тремя неизвестными параметрами Пi ; C - вектор-столбец с M элементами, представляющими собой разности экспериментальных и рассчитанных значений . В рассматриваемой задаче неизвестными параметрами являлись U, , Tm.

Переопределенную систему (2) решали путем умножения на транспонированную матрицу AT и

Таблица 1

Релаксационные константы ЭП УП-643, пластифицированного дибутилфталатом