Гидродинамика растворов полимеров

III.1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ РАСПЛАВОВ И РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ [c.86]

Изложение гидродинамики растворов полимеров выходит за пределы настоящей книги, так что мы ограничимся приведением основных конечных результатов существующих теорий. Первая теория характеристической вязкости растворов полимеров, предложенная В. Куном основывалась на применении к этому случаю известного уравнения Эйнштейна [c.306]

Большой экспериментальный материал по молекулярной гидродинамике и оптике растворов полимеров позволяет разделять полимеры на гибкоцепные и жесткоцепные в зависимости от проявляемых ими гидродинамических и электрооптических свойств в разбавленных растворах [6, 7]. При этом основным критерием для такого разделения является величина равновесной жесткости, молекулярных цепей, которая характеризует среднюю конформацию макромолекулы — ее размеры и геометрическую форму, принимаемые в растворе в равновесном состоянии. Количественной мерой равновесной жесткости (гибкости) макромолекул может служить длина статистического сегмента Куна А [8] или числс мономерных звеньев в сегменте 5=Л/Я (где К — длина мономерного звена в направлении основной цепи), а также персистентная длина а=/4/2 червеобразной цепи [9], моделирующей макромолекулу. Для подавляющего большинства гибкоцепных полимеров-длина сегмента Куна лежит в интервале 15—30 А [10, 11]. Напротив, у жесткоцепных полимеров А может составлять сотни и тысячи ангстрем [12]. Многие важнейшие свойства полимерных материалов (такие, как возможность кристаллизации, температура стеклования, релаксация механических и электрических свойств и ряд других) существенно зависят не только от равновесной, но также и от кинетической жесткости полимерных молекул. Понятие кинетической гибкости не столь универсально, как равновесной. Кинетическая гибкость, характеризуя кинетику деформации и ориентацию макромолекулы под действием внешнего поля, определяется характером и продолжительностью действия приложенного поля и, следовательно, рассматриваемым физическим процессом. Сведения о кинетической гибкости получают путем исследования скорости протекания процессов, в которых макромолекула переходит из одной конформации в другую. Поэтому мерой кинетической жесткости макромолекулы может служить время, необходимое для изменения конформации цепи под дей ствием внешнего воздействия. Вопрос о соотношении равновесной и кинетической гибкости полимерной цепи является фундаментальной проблемой молекулярной физики полимеров. Количественные сведения о равновесной и кинетической (проявляющейся под действием электрического поля) гибкости цепных молекул могут быть получены при исследовании их электрооптических свойств в разбавленных растворах. [c.35]

Эластичность расплавов и растворов полимеров оказывает влияние на течение и определяет отличия реологического поведения полимеров от гидродинамики простых жидкостей. Можно отметить как основные следующие формы проявления эластичности при течении полимеров. [c.169]

П. I. Основные уравнення гидродинамики расплавов и растворов полимеров --86 [c.4]

Далее рассматривается вязкость раствора полимера с точки зрения гидродинамики [25, 74]. Если написать относительную вязкость в виде полинома концентрации [c.53]

Глава 2. Гидродинамика разбавленных растворов полимеров [c.38]

Физико-механические свойства дисперсных и высокомоле кулярных систем весьма разнообразны. Уже качественные опыты по аномалии вязкости, застудневанию и тиксотропии (глава VIII) разбавленных коллоидных растворов и растворов полимеров показывают, что эти свойства не укладываются в законы гидродинамики (учения о течении жидкостей) и теории упругости (учения о деформации твердых тел). Еще яснее выступает специфичность механических свойств у концентрированных и грубодисперсных систем и твердых полимеров. Эти системы, имеющие исключительно большое значение в технике, вообще не могут исследоваться рбычными методами вискозиметрии или методами, регистрирующими потерю текучести или разжижение. За последнее время развилась специальная область знания реология , занимающаяся изучением деформаций и течения дисперсных систем. Задачи и методы реологии в значительной своей части лежат за пределами коллоидной химии, но без этих методов нельзя количественно оценить механические свойства структурированных дисперсных систем. С другой стороны, методы и закономерности коллоидной химии позволяют объяснить механические свойства систем, которыми занимается реология. На закономерностях коллоидной химии основано модифицирование и управление механическими свойствами дис-пер,сных и высокомолекулярных систем, имеющие большое Лрак- [c.246]

При течении растворов полимеров приходится учитывать свойства раствора. Изучение гидродинамики течения неньютоновской жидкости в пленочном аппарате 110, И ] показывает хорошее [c.227]

В.М. Битовым и А.М. Полищуком предложена сорбционно-диффузионная схема проявления ПАА в процессе фильтрации растворов полиакриламида в пористой среде. Сущность ее заключается в том, что одна часть полимерного вещества адсорбируется и удерживается породой необратимо, а другая - сорбируется обратимо, скапливается при фильтрации вблизи сужений капиллярных каналов, вызывая дополнительное сопротивление. В покое (при прекращении фильтрации) под влиянием диффузионных процессов происходит рассеивание этих скоплений вещества, что сопровождается снижением сопротивления системы в первый период после начала новой фильтрации. Следовательно, механизм проявления полимеров связан с рядом эффектов, которые необходимо учитывать при описании гидродинамики процесса фильтрации растворов полимеров, - с изменением фазовой проницаемости системы в зависимости от насыщенности различными фазами, степени сорбции полимеров пористой средой, соотношения вязкостей вытесняемого и вытесняющего агентов. [c.210]

Уменьшение вязкости при увеличении температуры широко используется, но имеет предел, связанный со свойствами жидкости и пропитываемых систем. Для однородной жидкости ее вязкость от каких-либо воздействий существенно не изменяется. В неоднородных и неньютоновских жидкостях на вязкость могут повлиять электрические и гидродинамические явления. Вязкость полимеров (расплавов, растворов) может уменьшаться также в результате деструкции. Казалось бы, что наиболее простым является влияние на гидродинамику фильтрационного потока. Поскольку толщина пограничного слоя в колеблющихся потоках уменьшается с ростом частоты по закону [c.127]

В работе рассматривается гидродинамика простого ламинарного смешения растворов и расплавов полимеров в аппарате непрерывного действия, который представляет из себя [c.83]

Единственный путь определения формы молекул состоит в том, чтобы сделать их тем или иным способом видимыми , например с помощью рентгеновской кристаллографии. При исследовании высокомолекулярных веществ в растворе в настоящее время можно лишь выяснить, в какой степени их гидродинамическое поведение согласуется с принятой молекулярной моделью. Реально возможно рассматривать лишь те модели, которые поддаются обработке методами теоретической гидродинамики. Этому условию отвечают только модели эллипсоидов вращения (вытянутых или сплюснутых у полюсов) и модели гауссовых клубков. Последний тип моделей более близок физико-химикам, работающим в области полимеров, чем химикам, специализирующимся но белкам. Действительно, подобные конформации характерны скорее для длинных гибких нитевидных молекул, которые в растворе под влиянием броуновского движения принимают конфигурации неупорядоченных клубков, занимающих приблизительно сферическую область пространства. Свойства растворов молекул такого типа рассмотрены Флори [13] и Тенфордом [189]. Ограничения, налагаемые теорией, приводят к тому, что рассматриваемые модели лишь весьма приближенно описывают форму молекул. Реальные макромолекулы очень редко имеют форму правильных эллипсоидов вращения и никогда не бывают нитями незначительной толщины. В настоящее время детально выяснена форма молекул нескольких белков, например миоглобина [190] и рибонуклеазы [191], причем очень трудно подобрать подходящий эллипсоид, который аппроксимировал бы форму молекул этих веществ. Молекулы белков и, по-видимому, гликонротеинов могут иметь неправильную форму. Более того, нет оснований предполагать, что они являются вполне жесткими и непроницаемыми для растворителя. [c.73]

Для установления общих закономерностей, связывающих строение полимеров с их свойствами, предполагается проведение глубоких исследований кинетики и механизма полиреакций (полиспироциклизации, поли-этерификацин, полимеризации), изучение термодинамики процессов синтеза и деструкции полимеров изучение молекулярно-весового распределения, гидродинамики растворов полимеров, создание физических теорий, а также поиски эмпирических и полуэмпирических соотношений, позволяющих рассчитывать свойства (механические и физические) полимеров, исходя только из химического строения повторяющегося звена полимера. [c.15]

Как показано в [110], теория Эдвардса — Фрида для гидродинамики растворов полимеров представляет собой теорию эффективной среды. Гидродинамические взаимодействия, внутри данной цепи определяются гидродинамическими свойствами усредненного раствора, содержащего растворитель и остальные цепи. Тензор Озеена (IV.8) представляет собой фундаментальное решение уравнений Навье — Стокса для подобного раствора. Эта теория справедлива в предположении, что движение разных цепей некоррелировано. Поэтому она, строго говоря, неприменима при наличии зацеплений (см. раздел IV.3). [c.87]

Как известно из гидродинамики, коэффициент акустического поглощения в вязкой среде определяется формулой Стокса, согласно которой он пропорционален некоторой эффективной вязкости П, являющейся линейной комбинацией сдвиговой т] и объемной вязкостей, и квадратично зависит от частоты ультразвуковой волны /. Поскольку статическая сдвиговая вязкость концентрированных растворов полимеров достаточно велика, следовало бы ожидать большим и поглощение звука. Однако уже первые эксперименты, выполненные Михайловым и его сотр. [1], показали, что на самом деле коэффициент акустичес ого поглощения в растворе а мало отличается от коэффициента поглощения в растворителе а и, кроме того, величина а// уменьшается с ростом частоты, хотя для растворителя [c.186]

Эти особенности позволяют, при изучении гидродинамики растворов жесткоцепных полимеров (вязкости, седиментации, диффузии), интерпре- [c.143]

Однако чаще пользуются эмпирическими зависимостями, принимая, что глубина затекания / = /(т ). В работе [106] приведена, например, зависимость 112Н = , 7- /Рх1 . Процессы нанесения раствора полимера на подложку и пропитка ткани являются гидродинамическими (гидромеханическими) процессами, протекающими на макроуровне, движущей силой которых является градиент давления, а не только поверхностное взаимодействие между средами, что лежит в основе капиллярной гидродинамики. В гидромеханических процессах существенное значение имеет вязкость жидкостей. При этом вязкость тормозит процесс смачивания, влияя на его кинетику, и в конечном счете определяет время установления равновесия между средами. [c.66]

Проанализированы известные способы получения фуллеренсодержащих полимеров и обсуждены новые данные по синтезу полимеров регулируемой архитектуры. Показана эффективность использования методов контролируемой анионной полимеризации для получения полимеров сложного строения с заданными характеристиками отдельных полимерных цепей и, в частности, для синтеза звездообразных гомо- и гибридных полимеров с фуллереновым ядром. Продемонстрирована высокая информативность комплексного подхода к исследованию структуры сложных фуллеренсодержащих полимеров, сочетающего различные физико-химические методы (гидродинамика, метод селективной окислительной деструкции фуллерено-вых ядер, хроматография). Обсуждены основные результаты исследований звездообразных фуллеренсодержащих полимеров в растворах методами гидродинамики, светорассеяния, нейтронного рассеяния и фотолюминесценции. [c.194]

В книге изложены основные положения фияико-химии разбавленных растворов высоко- и низкомолекулярных полимеров статистика, гидродинамика, термодинамика цепных молекул. Описаны методы определения молекулярных масс (среднечисловоп, средномассовый и др.), а также методы определения молекулярпо-массового распределения. [c.2]

Вопрос о вязкости растворов, содержащих крупные частицы или крупные молекулы, можно рассматривать с точки зрения гидродинамики, а именно длинноцепочечные моле1дглы растворенного полимера оказывают гидродинамическое сопротивление течению жидкости, молекулы котордй, огибая цепи, вынуждены замедлять свое движение. [c.156]

Возрастание отношения Nop/N с увеличением температуры указывает на то, что в условиях повышенных температур более предпочтительной оказывается нуклеация, приводящая к образованию КВЦ, по сравнению с образованием складчатых кристаллов. Эти результаты, хотя и имеют иллюстративный характер, но все же хорошо объясняют наблюдения, касающиеся эффекта фракционирования при кристаллизации полимеров из перемешиваемых растворов и необходимости создания при этом областей течения, в которых создается продольный градиент скорости (т. е. областей растяжения) [24, 25]. Детальные исследования влияния гидродинамики потока на кристаллизацию полимеров из раствора показали, что кристаллизация начинается при строго определенной скорости вращения мешалки, отвечающей критическому значению критерия Рейнольдса, которое характеризует появление в потоке вихрей Тэйлора, т. е. возникновение областей с продольным градиентом скорости [24]. Проведение экспериментов с использованием перемешивающих устройств различной конфигурации показало, что наибольшая температура кристаллизации полимера из раствора наблюдается при использовании лопастной мешалки, дающей максимальную турбулиза-цию потока, что отвечает максимальному возбуждению продольного течения. Выпадение кристаллов из перемешиваемого раствора наблюдается в строго определенных местах в зависимости от геометрии мешалки. На лопастной мешалке первые фибриллярные кристаллы образуются на одной из лопастей и в дальнейшем осадок рас- [c.108]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология