Реологические свойства полимеров

том случае, когда приложенная сила изменяет форму и размер образца. Деформации могут быть 2 видов:
1. Обратимые (упругие) деформации. Случай, когда после удаления приложенной силы размер и форма возвращаются к упругому образцу. Энергия, применяемая для упругой деформации, возвращается полностью.
2. Необратимые деформации. При приложении силы к идеально вязкому образцу деформация меняется со временем и образец течет. Энергия, затраченная на необратимую деформацию, не регенерируется.

Модель упругого поведения

Модель вязкого поведения

Модель пластичности

Что такое реология?

твердых тел оказывать сопротивление их течению (перемещению одного слоя тела относительно другого) под действием внешних сил. Вязкость определяется тепловым движением, размерами и формой молекул, их взаиморасположением ("упаковкой") и действием молекулярных сил.
Количественно это свойство характеризуется коэффициентом вязкости, обычно называющимся просто вязкостью η.

Единица вязкости:
В системе СИ – ньютон-секунда на квадратный метр (H·с/м2) или «паскаль⋅секунда» (Па⋅с);
В системе СГС – пуаз (Пз) [1 Пз = 0,1 H·с/м2].

Основы реологии

 

Величина вязкости может зависеть как минимум от шести независимых параметров.

 

ньютоновской жидкости

а – кривая скорости сдвига, б – кривая вязкости менее (1) и более (2) вязкой ньютоновской жидкости

суспензии, дисперсии),
4 — вязкопластичная жидкость с пределом текучести (пластичная), 5 — вязкопластичная.

Кривые течения и кривые вязкости для неньютоновских жидкостей

скорости сдвига и вязкости от напряжения сдвига псевдопластичных жидкостей

покое и текущие по трубе

и увеличение вязкости в состоянии покоя.

 

Зависимости скорости сдвига и вязкости от напряжения сдвига тиксотропных жидкостей

lg η – lg τ (1) и lg η – lg γ (2)

Полная кривая течения и вязкости для неньютоновкой жидкости

Первый участок, получаемый при небольших значениях τ и γ, отвечает течению с наибольшей ньютоновской вязкостью ηнб.
Третий участок, получаемый при больших значениям γ и τ, отвечает течению с наименьшей ньютоновской вязкостью ηнм.
На втором участке вязкость зависит от скорости и напряжения сдвига и называется эффективной вязкостью ηэфф.

центробежные силы, отбрасывающие жидкость наружу;
в – вращение вала создает нормальные напряжения, превышающие центробежные, что приводит к вытягиванию жидкости по валу 

Упруго-вязкие свойства жидкости

данного полимера в данном растворителе:

 

Влияние молекулярно-массовых характеристик полимеров на их реологические характеристики

кДж/моль; А – предэкспоненциальный коэффициент, зависящий от молекулярной природы и имеющий размерность вязкости; R – газовая постоянная, кДж/моль; Т – абсолютная температура, К.

Согласно современным представлениям элементарный акт процесса течения состоит в том, что молекулярно-кинетическая единица преодолевает потенциальный барьер при переходе из одного положения в другое. Для этого она должна обладать достаточной энергией. Для описания температурной зависимости вязкости неньютоновсих жидкостей используют известное уравнение Аррениуса- Френкеля – Эйринга (АФЭ):

Температурная зависимость вязкости

Прологарифмировав выражение (1)
ln ηо = ln A + (E/RT)
и изобразив графически зависимость lnη от обратной температуры 1/Т, получают прямую линию, наклон которой позволяет определить энергию активации вязкого течения.