Деформация высокомолекулярных жидкосте

Сложнее обстоит дело в случае высокомолекулярных жидкостей. С ростом молекулярного веса, как известно, сильно увеличивается вязкость в гомологическом ряду веществ, одновременно, после достижения определенной длины молекулы, начинает быстро возрастать способность материала к высокоэластическим деформациям. Таким образом, чем выше молекулярный вес вещества, тем более ярко выражены в нем свойства высокомолекулярного соединения. Очевидно, что, работая с реальными полимерными материалами, обладающими значительным молекулярным весом, мы не сможем пренебречь высокоэластической составляющей общей деформации. Деформируя образец, исследователь получает суммарную величину высокоэластической и вязкотекучей деформации. [c.172]

Студни (гели) - поликомпонентные системы, состоящие из высокомолекулярного вещества и низкомолекулярной жидкости с преобладающим содержанием последней и проявляющие способность к высокой обратимой деформации при практическом отсутствии текучести. [c.405]

Системы самопроизвольно стремятся перейти в состояния, которые характеризуются наибольшим беспорядком в >расположении частиц. Так, твердые тела и жидкости испаряются, переходя в неупорядоченное газообразное состояние, газы же беспредельно расширяются, так как в большем объеме молекулы могут занимать больше положений в пространстве. Точно так же частицы растворенного вещества в смеси с молекулами растворителя реализуют гораздо большее число микроскопических состояний, чем по отдельности. Наконец, макромолекулы полимеров стремятся свернуться в клубки, так как при такой фо рме их отдельные звенья могут принимать большее число положений в пространстве, т. е. осуществлять большее число микросостояний системы, чем при распрямленной макромолекуле. Этим объясняются специфические свойства высокомолекулярных соединений, в частности, их способность к высокоэластическим деформациям. [c.102]

Высокоэластическое состояние, свойственное только высокомолекулярным полимерным соединениям,характеризуется способностью тел к значительным обратимым деформациям под Е,лиянием сравнительно небольших приложенных напряжений. Обратимые деформации называются высокоэластическими. Высокоэластическое состояние полимеров осуществляется в определенном интервале Тс—Тт, называемом температурным интервалом стеклования. Выше Тс отдельные группы звеньев цепных молекул начинают перемещаться под влиянием теплового движения подобно тому, как перемещаются молекулы простых жидкостей. Однако, поскольку все звенья связаны в цепи, нх тепловое перемещение ие является необратимым. Наоборот, вследствие взаимных связей в полимере при деформации его возникают внутренние напряжения, приводящие к механической обратимости высокоэластических деформаций. [c.494]

Сравнивая реологические свойства таких систем с таковыми изо-вязкостного раствора канифоли в трансформаторном масле, который имеет при заданном режиме деформаций свойства истинной ньютоновской жидкости, А. В. Думанский пришел к выводу, что причину обнаруженной И. А. Думанским аномалии следует искать не в высокой вязкости исследуемых систем, как это можно допустить, а в молекулярном взаимодействии по аналогии с процессами структурообразования в растворах высокомолекулярных соединений. По его мнению, использование высокочувствительных вискозиметрических методов позволяет изучать даже слабые межмолекулярные взаимодействия, обнаружить которые невозможно обычными вискозиметрическими методами. [c.12]

Таким образом, физико-механические свойства всех систем, начиная от высокомолекулярных веществ и их растворов и кончая структурированными дисперсными системами, могут в принципе исследоваться общими методами реологии (реологией называется общее учение о деформации и течении). Такие исследования имеют преимущество перед простыми измерениями аномальной или структурной вязкости неньютоновских жидкостей (рис. 96), потому что структурная вязкость зависит от условий измерения, тогда как реологические константы характеризуют материал независимо от размеров прибора или режима течения. Образование или разрушение различного рода структур или пространственных сеток частиц или молекул с различной прочностью связей и жесткостью структурных элементов играет исключительную роль в дисперсных и полимерных системах и во многих отношениях определяет их техническое использование. Поэтому изучение процессов деформации, их кинетики, частотной зависимости, предельных напряжений и др. имеет большое научное и техническое значение. Установление релаксационного механизма деформации и объективных методов характеристики процессов деформации является существенным успехом коллоидной химии, во многом обусловленном работами советских ученых — Кобеко, Александрова, Каргина, Слонимского, Ребиндера, Соколова, Догадкина и др. [c.251]

Наиболее высокомолекулярная фракция имела мол. в. 1 290 ООО и обладала упругой деформацией. Фракции с мол. в. 144 ООО—408 ООО представляли собой пластичные вещества более низкомолекулярные фракции — вязкие жидкости. При высоких значениях М константы х я к в уравнении Хиггинса [c.266]

Таким образом, физико-механические свойства всех систем, начиная от высокомолекулярных веществ и их растворов и кончая структурированными дисперсными системами, могут в принципе исследоваться общими методами реологии (реологией называется общее учение о деформации и течении). Такие исследования имеют преимущество перед простыми измерениями аномальной или структурной вязкости неньютоновских жидкостей (рис. 97), потому что структурная вязкость зависит от условий измерения, тогда как реологические константы характеризуют материал независимо от размеров прибора или режима течения. [c.223]

Методы измерения механических свойств коллоидов и растворов высокомолекулярных соединений делятся на две группы 1) методы измерения вязкости, 2) методы определения механических свойств при напряжениях ниже предела текучести и методы определения предельного напряжения сдвига. Первая группа методов основана на измерении значительных деформаций, во второй группе методов изучаются малые деформации. При измерении вязкости в большинстве случаев задается напряжение и измеряется скорость течения жидкости или скорость движения тела в жидкости. Исключение составляют методы измерения аномалии вязкости, устанавливающие зависимость вязкости от скорости или, точнее, от градиента скорости течения жидкости. В этом случае к испытуемому раствору или суспензии прикладывается ряд напряжений. При измерении упругости или предельного напряжения сдвига также прикладываются переменные напряжения и измеряется величина деформации или наименьшее напряжение, вызывающее течение. [c.191]

Для полной характеристики упругих свойств чистых невязких жидкостей и газов достаточно, если известен модуль объемной упругости или обратная ему величина—коэффициент сжимаемости, так как другие показатели— модуль сдвига и период релаксации— для них крайне малы (практически равны нулю). Для твердых же тел, а также для всевозможных переходных систем (от истинно-твердых до истинно-жидких) наиболее полной характеристикой механических свойств (упругости, пластичности, вязкости) являются сдвиговые деформации, т. е. модуль сдвига, а также период релаксации. Нас именно и интересуют переходные системы, к которым относятся высокомолекулярные вещества типа каучука, резины, пластмасс и их растворы, а также структурированные дисперсные системы, особенно типа студней, и обычные коллоидные растворы. В табл. 7 и 8 приведены сравнительные данные по значениям модуля сдвига g и периода релаксации т для различных веществ. [c.204]

Выше указывалось, что высокомолекулярные соединения, в отличие от обычных жидкостей, характеризуются резким изменением вязкости при изменении температуры. Один и тот же полимер в интервале температур 100—120° переходит из твердого в эластическое, а затем в вязко-жидкое состояние. Одновременно изменяется и характер деформации полимера под действием нагрузки. [c.130]

Объяснение появления аномалии вязкости в смеси компонентов, которые ведут себя как ньютоновские жидкости, основано [7] на идее о том, что каждая фракция представляет собой в действительности не вязкую жидкость, а вязкоупругую среду. Поэтому, хотя вязкость фракции постоянна, она способна к накоплению упругой энергии и при критической для себя скорости деформации переходит в высокоэластическое (нетекучее) состояние [7, 18, 19]. После этого при дальнейшем повышении скорости эта фракция уже не течет, а ведет себя как вязкоупругий наполнитель в среде вязкой жидкости, образованной остальными фракциями. Этот процесс начинается с наиболее высокомолекулярных фракций и постепенно, при повышении скорости деформации, захватывает фракции с уменьшающимися молекулярными весами. Поскольку выбывание из процесса течения высокомолекулярных компонентов приводит к понижению вязкости совокупности фракций, сохранивших текучесть при данной скорости деформации, эффективная вязкость полидисперсного полимера оказывается тем ниже, чем выше скорость сдвига (т. е. чем большая доля высокомолекулярных фракций перешла в высокоэластическое состояние). [c.190]

Действительно, наблюдая макросостояние системы (сумму очков), мы знаем, что при данных условиях (два кубика) наиболее вероятен вариант, отвечающий 7 очкам, но мы не знаем, какое именно микросостояние из шести возможных осуществится в данный момент. Следовательно, системы самопроизвольно стремятся перейти в состояния, которые характеризуются наибольшим беспорядком в расположении частиц. Так, твердые тела и жидкости испаряются, переходя в неупорядоченное газовое состояние, газы же беспредельно расширяются, так как в большем объеме молекулы могут принимать больше положений в пространстве. Точно так и при растворении твердого или жидкого вещества его частицы в смеси с молекулами растворителя реализуют гораздо большее число микроскопических состояний, чем в случае чистого растворителя и нерастворенного вещества. Наконец, макромолекулы полимеров стремятся свернуться в клубки, так как при такой форме их отдельные звенья могут принимать большее число положений в пространстве, т. е. осуществлять большее число микросостояний системы, чем при распрямленной макромолекуле. Этим объясняются специфические свойства высокомолекулярных соединений, в частности, их способность к высокоэластическим деформациям (гл. V, 4). [c.95]

Уравнение (6) применимо только к нормальным жидкостям и к истинным растворам в них низкомолекулярных веществ. Течение веществ высокомолекулярных и, в частности, высокополимерных, и систем коллоидных и грубодисперсных не подчиняется такому простому соотношению. Все эти системы в отношении текучести можно назвать неньютоновскими жидкостями . Градиент скорости их течения не пропорционален напряжению сдвига, но с увеличением последнего растет либо быстрее, либо медленнее, а начало необратимой деформации вещества, т. е. начало течения, не всегда совпадает с началом координат кривой. [c.7]

У гелей, образуемых высокомолекулярными соединениями, молекулы соединяются друг с другом в длинные цепочки или нити. Переплетения этих нитей создают ажурную пространственную решетку (скелет геля), ячейки которой заполнены интермицелляр-ной жидкостью. Такая структура и сообщает гелю свойства твердого тела сопротивляться деформации. Консистенция геля сильно зависит от содержания в нем растворителя, в данном случае воды. Например, гель кремневой кислоты, содержащий 94—97% воды, имеет вид желе и дрожит при сотрясении, при 90—94% воды гель режется нон<ом, а при 75% воды делается ломким. [c.34]

При течении всегда наблюдается необратимая деформация. Иногда она называется пластической. Для высокомолекулярных соединений характерно наложение на деформации течения высокО эластических, обратимых деформаций Этим такие соединения от-личаются от низкомолекуляриых жидкостей. Высокоэластическис деформации всегда ограничены по величине, тогда как необратимые дефор.маг ии у полимеров в текучем состоянии могут нарастать во времени неограниченно. Системы, способные течь и одновременно прояолять упругость, называются упруго-вязкими стр. 159). [c.241]

Выше температуры размягчения упругость полимеров не идеальна, так как упругое восстановление после деформации образца не является полным ( остаточная деформация ). Это происходит потому, что внутренние напряжения внутри образца, вызванные деформацией сегментов, при взаимном перемещении макромолекул могут быть компенсированы, что, в свою очередь, вызывает уменьшение восстанавливающей силы. Такого рода процессы называются релаксационными. При более высоких температурах процессы релаксации протекают быстрее (усиление мак-роброуновского движения), хотя сам полимер в расплавленном состоянии еще остается упругим, так как макромолекулы находятся в виде переплетенных клубков. Поэтому расплавы высокомолекулярных веществ называют также вязкоупругими жидкостями. Вязкоупругие свойства отчетливо обнаруживаются только в определенном температурном интервале в непосредственной близости от температуры размягчения полимеры являются настолько жесткими, что для их деформирования требуются значительные усилия и восстановление протекает весьма медленно. Значительно выше температуры размягчения расплав легко деформируется, но на упругое восстановление накладывается течение вследствие усиления макроброуновского движения. Область [c.37]

А. В. Думанский много внимания уделял проблеме структурооб-разования и реологии дисперсных систем. В его лаборатории И. А. Думанский (1953 г.) на высокочувствительном приборе типа Шведова, изучая кинетику развития деформации сдвига в водных растворах глицерина и сахарозы, впервые обнаружил, что эти водные растворы не являются настоящими ньютоновскими жидкостями, как это считалось ранее, а обладают эластичными свойствами, характерными для растворов высокомолекулярных соединений. [c.12]

Аномалия вязкости как релаксационный эффект, специфический для полидисперсных полимеров, особенно наглядно проявляется при рассмотрении вязкостных свойств смеси (в простейшем случае состоящей из двух) монодисперсных полимеров . Если скорости и напряжения сдвига достаточно низкие, то компоненты смеси ведут себя подобно ньютоновским жидкостям. Когда скорость сдвига увеличивается, достигается критическая скорость сдвига Уя высокомолекулярного компонента, отвечающая его переходу в высокоэластичё-ское состояние. В этом состоянии он ведет себя как высокоэластичный наполнитель. Диссипативные потери у него понижены, поскольку при Ys У не связаны с перемещением центров тяжести его макромолекул, а обусловлены только быстрыми конфор-мационными движениями макромолекулярной цепи между узлами зацепления и обтеканием этих макромолекул компонентами, которые еще не перешли в высокоэластическое состояние. Уменьшение диссипативных потерь означает снижение эффективной вязкости с повышением напряжения сдвига градиент скорости увеличивается непропорционально быстро. При этом в высокомолекулярном компоненте смеси под влиянием растущего напряжения увеличивается накопление обратимой деформации, что вполне типично для полимера, находящегося в высокоэдастическом состоянии. Следовательно, большие обратимые деформации смеси оказываются выше, чем собственно высокомолекулярного компонента, поскольку в чистом виде он не мог бы течь, перейдя в высокоэластическое состояние. По этой причине у полидисперсных полимеров, содержащих высокомолекулярные компоненты, при высоких напряжениях и скоростях сдвига более сильно проявляются все эффекты, обусловленные большими обратимыми деформациями, например развитие нормальных напряжений и раздутие струи полимера, выходящей из насадка (капилляра). Большие обратимые деформации, увеличивая все нелинейные эффекты, усиливают тем самым их влияние на вязкостные свойства полимеров и повышают их вклад в развитие аномалии вязкости. [c.196]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология