Главная --> Справочник терминов


Вязкотекучем состоянии Область высокоэластического состояния находится между Тс и Гт, а область вязкотекучего состояния - между Тт и Тн, где Тн - температура, выше которой полимер течет как ньютоновская жидкость. При Тхр проявляется только упругая деформация, а при Тн - только пластическая. Во всем остальном температурном диапазоне от Гхр до Тн происходит высокоэластическая деформация, обусловленная гибкостью макромолекул (см. рис. 3.7). В стеклообразном состоянии преобладает упругая деформация, однако имеют место также высокоэластическая и пластическая.

В реакциях полимераналогичных превращений образование сетчатых структур является следствием побочных процессов, которые стараются, по возможности, предотвратить, чтобы сохранить линейность макромолекул. Однако проводят и такие процессы химического превращения, в результате которых из первичных линейных полимеров получаются полимеры сетчатой структуры. Такое «сшивание», или «вулканизацию», линейных полимеров проводят либо в концентрированных растворах полимера, либо при нагревании его до вязкотекучего состояния. Для ускорения процесса межмолекулярного взаимодействия повышают температуру и давление.

Температурный интервал Tg< Т < Tg + 100 :'С известен как «высокоэластическое плато», а интервал Т > Tg + 100 °С получил название области «вязкотекучего состояния» (см. ссылки [72] и [73] в гл. 3).

/, Л, III — зоны, соответственно, стеклообразного, высокоэластического и вязкотекучего состояния; /, 2, 3, I', 2', &' — стрелки действия при заданной" температуре, соответ-i ствующие твердоподобному высокоэластическому и пластическому (жидкоподобному) отклику системы. Остальные обозначения см. в тексте.

температурах и при инфразвукоЁЫх частотах при низких температурах. При высоких температурах в полимерах с уменьшением периода колебаний 9 происходит как бы переход из вязкотекучего состояния в высокоэластическое, а затем в упругое. То же самое наблюдается и с понижением температуры (при 0 = const).

О третьем механизме прекращения течения мы упоминали в гл. V в связи с эластической турбулентностью. Этот механизм обычно наблюдается при капиллярном (т. е. сдвиговом) течении, но в действительности также не связан с геометрией течения, а обусловлен накоплением выеокоэластической деформации, которое может происходить и при сдвиговом, и при продольном течении. Наглядно такой процесс можно себе представить не как относительно резкий релаксационный переход из одного структурно-жидкого (вязкотекучего) состояния в другое (высокоэластическое), а как постепенное превращение жидкости в каучук; в какой-то момент «возвращающая» энтропийная сила (см. гл. III и IV) становится равна внешней деформирующей и течение останавливается или становится существенно нестационарным.

значительно большим временам релаксации. Например, каучукопо-добные полимеры при 20° С характеризуются значениями т= = 10~4ч-10~6 с. С понижением температуры т возрастает вплоть до значения 102 с при стандартной Т0 (когда охлаждение происходит со скоростью 10~' К/с), поэтому в полимерах происходит переход сначала из вязкотекучего состояния в высокоэластическое, а затем в упругое.

Из сопоставления представленных на рис. 6.4 и 6.5 кривых lgG' = f(lg(o) и lgG"=/(lgo)) видно, что последние кривые предпочтительнее для количественной характеристики условий перехода полимеров из вязкотекучего состояния в высокоэластическое

Характер течения полимерных систем зависит как от вида деформации (сдвига, растяжения), так и от скорости потока (квазистатический или динамический режим). В процессе течения полимеров разных молекулярных масс при определенных напряжениях и частотах внешнего воздействия возможен их переход, по данным Виноградова с сотр., из вязкотекучего состояния не только в высокоэластическое, но и в стеклообразное. Наличие у аморфных полимеров структурной упорядоченности флуктуационной природы проявляется и в вязкотекучем состоянии, влияя на процессы их переработки. После разрушения надмолекулярной структуры в полимерных системах при действии напряжений в условиях повышенных температур их реологические свойства изменяются (текучесть улучшается). Термообработка полимеров позволяет целенаправленно регулировать характер их надмолекулярной структуры, что важно для установления закономерностей процессов переработки.

область вязкотекучего состояния.

Температура, при которой полимер при охлаждении переходит из высокоэластического или вязкотекучего состояния в стеклообразное, называется температурой стеклования. Полимеры в стеклообразном состоянии отличаются рядом особенностей релаксационного поведения и комплекса механических свойств от полимеров в высокоэластическом состоянии. Это становится очевидным при сравнении свойств натурального каучука (типичный эластомер) и поли-метилметакрилата, часто в обиходе называемого органическим стеклом.

Однако в вязкотекучем состоянии основную долю деформации составляет sn. В некоторой мере при этом сохраняется еще и ЁУ, но в несколько большей - евэ.

Но основная цель перевода полимера в вязкотекучее состояние - ослабив межмолекулярные и межструктурные контакты, создать условия для целенаправленной перестройки структуры полимера. Свойства полимеров в вязкотекучем состоянии описываются реологическими соотношениями.

Необходимыми условиями измерения эффективной вязкости гэф являются: ламинарность потока; адгезия полимера, находящегося в вязкотекучем состоянии, к поверхности, относительно которой она течет; незначимость влияния инерционных сил текущей жидкости; исчезающе малая сжимаемость; изотермич-ность процесса течения.

Необходимо отметить, что количественная теория аномалии вязкостных свойств полимеров в вязкотекучем состоянии еще не разработана.

деформаций (и напряжений), также повышающиеся при увеличении /. На параметры течения полимеров в вязкотекучем состоянии влияют и "эффекты выхода". Типичной особенностью течения полимеров из капилляра является увеличение диаметра струи по сравнению с диаметром отверстия ("расширение струи").

В процессе экструзии концентрированных растворов и расплавов волокнообразующих полимеров через капилляры (отверстия фильеры и пр.) наблюдаются не только расширение диаметра истекающей струи, но и другие изменения ее формы. При увеличении скорости сдвига струя теряет цилиндрическую форму, а на ее поверхности появляются шероховатости. Это явление обусловлено началом неустойчивой экструзии полимера, находящегося в вязкотекучем состоянии. В зависимости от интенсивности проявления этого эффекта используют различные термины.

где р - плотность полимера в вязкотекучем состоянии; Л - универсальная газовая постоянная.

Рис. 4.12. Оценка действующего объема по зависимости 1пг)5ф = Дт) для полимеров, находящихся в вязкотекучем состоянии в переходной области (а) и

3. В чем заключаются эффекты тиксотропии и антитиксотро-пии полимеров, находящихся в вязкотекучем состоянии?

21. Что называется действующим объемом? Почему эта характеристика полимеров, находящихся в вязкотекучем состоянии, изменяется при изменении т, у и 7?

26. Вычислить степень структурирования следующих полимерных систем в вязкотекучем состоянии:




Винильными мономерами Виниловых полимеров Вириальный коэффициент Вискозиметра оствальда Включается электродвигатель Влажности материала Выделяется углекислота Внутренняя структура Внутренней поверхности

-
Яндекс.Метрика