Кривые течения. Аномалия вязкости

Кривые течения. Аномалия вязкости [c.17]

Было обнаружено также [174] возникновение неньютоновского характера течения ( аномалия вязкости ) в области М < М в которой сетка зацеплений должна отсутствовать. Более того,элементарный учет зависимости времени жизни узла зацепления от скорости сдвига показал, что переход к неньютоновскому течению должен был бы сопровождаться не уменьшением числа эффективных узлов, как это традиционно предполагалось, а их увеличением [199]. Наконец, количественный анализ кривых течения все чаще заставляет вводить представление об иерархии зацеплений, различающихся по динамической эффективности [200]. [c.147]

Типичная кривая аномальной вязкости приведена на рис. 24. При возрастании давления, сопровождающемся ростом градиента скорости, кажущаяся вязкость понижается до некоторого достаточно большого градиента скорости, когда аномальная вязкость исчезает и сопротивление течению масла зависит только от остаточной вязкости. Таким образом, как указывает Г. И. Фукс [46], подвижность масел при низких температурах определяется по крайней мере двумя вязкостями кажущейся в области аномалии вязкости и остаточной. Эти вязкости различаются между собой не только но величине, но, очевидно, и но физической природе. Кажущаяся вязкость непостоянна и зависит от свойства масел, прибора и условий определения, что очень ограничивает ее практическое значение. [c.128]

Рис. 10.4, на котором представлены кривые зависимости скорости течения степенной жидкости от градиента давления (с показателем степени в качестве параметра), иллюстрирует влияние степени аномалии вязкости на объемный расход. Эти кривые являются своеобразным аналогом характеристик червяка, если пренебречь попереч- [c.423]

Неньютоновские жидкости проявляют аномалии вязкости, т. е. отклонения от законов Ньютона и Пуазейля. Эти жидкости можно еще подразделить на псевдопластические и дилатантные. Для псевдо-пластических жидкостей характерно, что их скорость течения возрастает быстрее, чем приложенное давление. Это говорит об уменьшении коэффициента вязкости при возрастании давления. Кривая течения такой жидкости также проходит через начало координат, но имеет криволинейный ход с выпуклостью к оси абсцисс на значительном участке (рис. 23.9,2). Растворы многих полимеров ведут себя таким образом. Скорость течения дилатантных жидкостей растет медленнее, чем приложенное давление следовательно, их вязкость увеличивается при повышении давления и кривая имеет выпуклость к оси ординат (рис. 23.9, 3). Дилатантные системы называют также растекающимися. В растекающемся потоке скорость уменьшается при возрастании давления, что приводит к увеличению вязкости. Многие порошки и уплотненные дисперсные материалы проявляют склонность к растеканию. При малых давлениях (при сдвиге), прежде чем отдельные частицы смогут двигаться относительно друг-друга, их взаимная упаковка становится более рыхлой и система увеличивается в объеме. При этом вязкость уменьшается. [c.382]

Большинство полимеров и их растворов в условиях переработки обладают аномалией вязкости, что сильно усложняет задачу построения количественных теорий процессов переработки. Отметим, что графики, подобные приведенным на рис. 1.5, получили название кривых течения. [c.18]

Индекс течения при изменении температуры в диапазоне 50— 100° С остается неизменным или несколько увеличивается. При этом величина индекса течения, определенная для участков кривых течения, соответствующих одному и тому же интервалу изменения напряжения сдвига, остается практически неизменной. Это обстоятельство является естественным следствием релаксационного механизма аномалии вязкости и вытекает из отмеченной выше возможности применения метода температурно-временной суперпозиции непосредственно к логарифмическим кривым течения расплавов. [c.52]

Сопоставление поля скоростей, устанавливающегося при течении ньютоновской жидкости, с полем скоростей, устанавливающимся при течении псевдопластичной жидкости, показывает, что наибольшая разница существует в условиях, изображенных на рис. 11.22, виг. Для сравнения на рис. 11.23 приведены нормированные эпюры скоростей для жидкостей с разными значениями индекса течения в виде графиков зависимости о/б от у/к. Из сопоставления кривых видно, что чем выше аномалия вязкости, тем меньше область поступательного течения и тем больше область противотока. [c.107]

Изложенные выше представления о релаксационной природе аномалии вязкого течения не исключают одновременного существования и других причин аномалии вязкости. Среди этих дополнительных причин прежде всего следует указать возможность разрушения надмолекулярных образований, ориентации макромолекул и, наконец, механической деструкции полимерных молекул под действием напряжения сдвига (механохимическое течение). Существование всех этих причин проявляется в систематическом отклонении экспериментальных точек от осредняющей кривой (см. рис. II. 6). [c.59]

Для сравнения на рис. (TII.25) приведены нормированные эпюры скоростей для жидкостей с разными значениями индекса течения в виде графиков зависимости vlU от ylh. Из сопоставления кривых видно, что чем выше аномалия вязкости, тем меньше область поступательного течения и тем больше область, занятая противотоком. [c.124]

В условиях проявления аномалии вязкости режимы установившегося сдвигового течения описываются функцией / (т, у) = 0. Ее графическое изображение называют кривой течения . Довольно часто опытные данные представляют также в виде зависимостей т) (у) или Г] (т). Так как при аномалии вязкости у изменяется сильнее, чем т, то зависимость 11 (у) оказывается более слабой, нежели г] (т). [c.147]

При значительном понижении температуры в области высоких напряжений сдвига, предшествующих срыву, наблюдается достаточно резко выраженная аномалия вязкости, хотя значение изменяется при этом несущественно, и механизм срыва остается тем же, что и при более высоких температурах. Следовательно, при низких температурах и уже при незначительном расширении ММР переход от ньютоновского течения к ветви срыва может быть плавным и критическая точка О неявно выраженной (ветвь СО нижней кривой на рис. 2.30). Отсюда следует необходимость чрезвычайной осмотрительности при интерпретации результатов вискозиметрического исследования полимеров при высоких напряжениях сдвига. [c.195]

Аномалия вязкости растворов полимеров. Этой проблеме посвящено огромное число публикаций. Здесь, однако, целесообразно остановиться только на вопросах, связанных с получением полных кривых течения аномально-вязких систем. [c.222]

Качественно вопрос о влиянии аномалии вязкости на значение начального коэффициента нормальных напряжений иллюстрируется следующим примером. Для удобства расчета вся кривая течения разбивается на две области — область скоростей сдвига, в которой вязкость сохраняет постоянное значение т]о, и область аномалии вязкости, в которой кривая течения описывается степенным законом вида [c.359]

Доказательством того, что при введении в полимер небольшого количества межпачечного пластификатора изменяется сам механизм течения,, на наш взгляд, является изменение кривой течения. Как хорошо известно, аномалия вязкости во многих блочных и пластифицированных поли- [c.326]

Обычно с ростом напряжения сдвига скорость течения растет быстрее, чем это следует из закона Ньютона (кривая 2, рис. 62). Полимеры, поведение которых в процессе течения описывается этой кривой, называются псевдопластичными жидкостями. Нетрудно сообразить, что ускорение течения, показанное кривой 2, обусловлено такими изменениями структуры полимера в процессе течения, которые приводят к падению вязкости. Чем больше напряжение сдвига, тем меньше вязкость (кривая 2, рис. 64). Падение вязкости с ростом напряжения сдвига называют аномалией вязкости, а величину вязкости, зависящую от напряжения сдвига, — эффекте- [c.128]

Кривые течения и аномалия вязкости......580 [c.289]

Типичная кривая течения с областью аномальной вязкости Оа— область ньютоновского течения, характеризуемого значением наибольшей ньютоновской вязкости Tld, аЬ — область аномалии вязкости, характеризуемая постепенным уменьшением коэфф вязкости с возрастанием скорости и напряжения сдвига, Ьс — область ньютоновского течения, характеризуемого значением наименьшей ньютоновской вязкости Т)оо. [c.283]

Приведенные на рис. 2 кривые течения показывают, что при повышении скорости сдвига эффективная вязкость снижается. Это явление, наз. аномалией вязкости, очень типично для полимеров, находящихся в В. с. Важнейшая характеристика вязкостных свойств полимерной системы — начальная (наибольшая) ньютоновская вязкость t]g, к-рая он-ределяется как lim rj при т—>0. [c.288]

Логическим следствием из модели ПСК, с другой стороны, является представление о возникновений в расплавах и концентрированных растворах высокомолекулярных полимеров сплошной сетки межмолекулярных зацеплений. До последнего времени однозначным экспериментальным доказательством справедливости этого представления считалось проявление указанными системами различных реологических аномалий, в том числе резкое изменение наклона кривых зависимости наибольшей ньютоновской вязкости расплава т]т от молекулярного веса М, или раствора т) от концентрации С, построенных в логарифмических координатах, соответственно при критических значениях Жкр или Скр аномальное падение вязкости при повышении скорости или напряжения сдвига появление плато высокоэластичности и т. п. [60—63]. Следует, однако, иметь в виду, что концепция зацеплений является не более чем удобной математической абстракцией, тогда как прямые структурные доказательства наличия зацеплений в полимерных системах в настоящее время отсутствуют. Можно упомянуть и о некоторых экспериментальных и теоретических данных, которые не могут быть учтены моделью зацеплений. Например, наблюдаемая экспериментально пропорциональность в области выше Мкр, согласно теории зацеплений [60], требует выполнения пропорциональности (здесь В — коэффициент самодиффузии макромолекулы), что не согласуется с экспериментальными данными [148]. В ряде работ [149, 150] было обнаружено возникновение неньютоновского характера течения ( аномалия вязкости ) в области МсМир, в которой сетка зацеплений должна отсутствовать. Представление о су- [c.15]

Измерение зависимости скорости течения полимеров у от напряжения сдвига т (кривые течения) показывает, что для полимерных систем характерен эффект аномалии вязкости, заключаюший- ся в уменьшении вязкости по мере увеличения напряжения сдвига т (рис.V. 17). [c.154]

Из рисунка видно, что в случае подчинения течения уравнению Пуазейля наблюдается слияние и практически полное совпадение всех кривых независимо от вязкости жидкостей,от материала и размера капилляров, в которых проводились эксперименты. В области же проявления аномалии вязкости (при перепадах давления меньше критических) коэффициенты вариации, полученные для ньютоновских и неньютоновских систем, заметно отличаются. Увеличение коэффициентов вариации для пластовых нефтей обусловлено неодинаковой степенью разрушенности объемной структурой сетки от опыта к опыту из-за тиксотрвпиости неньютоновской системы. [c.26]

Аномалня вязкости зависит от молекулярно-весового распределения полимеров. Она проявляется более резко при увеличении их полимолекулярпости. Поэтому если сравниваются два полимера, из которых один моноыолекулярныи, а другой пол и молекулярный с тем же значением М,,,, то кривая течения проходит круче в случае полимолекулярного полимера. Это обусловлено наличием ь нем фракций с более высоким средневесовым молекулярным весом, чем у мономолекулярного, и объясняется тем, что для более высокомолекулярных полимеров аномалия вязкости выражена сильнее. [c.257]

Кривая течения полимера, как известно, описывает совокупность установившихся режимов течения полимера с разными скоростями и напряжениями [3]. Из экспериментальных результатов следует, что расплав 1,2-СПБ относится к аномально вязким (неньютоновским) жидкостям, т. к. его эффективная вязкость (Лэф) не является величиной постоянной, а зависит от скорости и напряжения сдвига, причем скорость сдвига увеличивается быстрее, чем напряжение сдвига (рис. 1). Угол наклона кривых течения к оси абсцисс, xapaктepизyюш й интенсивность развития аномалии вязкости [3], с увеличением температуры практически не изменяется (рис. 1). [c.32]

В проявлейие аномалии вязкости кроме релаксационных процессов вносит еще вклад разрушение существующих в расплавах полимеров надмолекулярных структур, которое происходит, начиная с некоторых значений скоростей сдвига (участок II кривой течения 2 на рис. И. 14). Надмолекулярные структуры сохраняются в расплаве при малых скоростях сдвига, т. е. иа начальном участке I кривой течения полимера, и полностью отсутствуют при очень больших скоростях деформирования полимера, т. е. на участке III. Аномалию вязкости поэтому связывают с понятием структурной вязкости. Системы, аномалия вязкости которых выражается в уменьшении вязкости с ростом скорости сдвига, называют псевдопластичными. Многие полимеры в вязкотекучем состоянии являются псевдопластичными высоковязкими жидкостями, эффективная вязкость которых в реальных условиях переработки снижается в сотни и тысячи раз. [c.36]

Рис. i, взятый из работы Штаудингера в 1929 г., недостаточно точно характеризует явление аномальной вязкости растворов высокополимеров. Рейнер [89] н независимо от него Рабинович и Эйаеишитц [90] в 1933 г. показали, что аномальная (структурная) вязкость растворов высокополимеров всегда люжет быть выражена кривой, схематически изображенной иа рис. 2, где Р — напряжение сдвига iiV — скорость течения. При малых скоростях (от начала координат до точки а) вязкость растворов (характеризуемая отношением PIV) остается постоянной в дальнейшем она плавно понижается до точки Ь, выше которой снова оказывается постоянной. Положение точек а и Ь определяется особенностями полимера и растворителя, концентрацией, температурой. Такой характер кривой Рейнер объясняет наличием в растворах полимеров агрегатов (ассоциатов) цепеобразных молекул, иммобилизующих геометрически охваченный ими объем растворителя. При малых скоростях течения ассоциаты не разрушаются, при достаточно высоких — разрушаются полностью при средних скоростях разрушаемые ассоциаты успевают в процессе течения частично восстанавливаться, освобон дая лишь часть иммобилизованного ими растворителя. Некоторые авторы дают другое объяснение л)еханизма структурной вязкости. В частности, Пауэль и Эйринг [91] рассматривают аномалию вязкости с точки зрения современных иредставлений о внутреннем движении сегментов цепеобразной молекулы. Это движение происходит Свободно в расплавленном полимере, когда каждый сегмент окружен себе подобными, и тем менее свободно, чем более разбавлен раствор, т. е. чем оолее сегменты полимера окружены сольватирующими их малыми молекулами растворителя в очень сильно разбавленном растворе, при полной сольватации, движение сегментов вовсе не имеет места. Кинетической единицей в [c.179]

Установка конического диффузора на входе в канал позволяет уменьшить абсолютные размеры дефек-тов это, в свою очередь, дает возможность несколько повысить предельное значение напряжения сдвига, при котором качество поверхности остается еще удовлетворительным. Поскольку, как правило, критическое напряжение сдвига соответствует началу участка кривой течения с ярко выраженной аномалией вязкости, незначительное увеличение напряжений сдвига вызы- о- /0 т вает довольно существенное увели- [c.100]

Численное исследование влияния полидисперсности на характер кривой зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига показывает, что чем больше полидисперсность, тем раньше проявляется аномалия вязкости. Так, представленные на рис. II. 14 данные показывают, что при уменьшении полидисиерсности с Л1 /Л1 — 2 (2 = 0) до Л1,с/М = 1 (2 = оо) значение параметра (7x0/2), при котором начинается аномальное течение, увеличивается с 0,05 до 0,5 (т. е. в 10 раз). [c.61]

Участку кривой течения D отвечает более или менее заметная аномалия вязкости. Она выражена тем слабее, чем уже ММР полимера и выше температура. В точке D достигаются критические значения скоростей и напряжений сдвига, при которых совершается переход полимера в высокоэластическое состояние. Это сопровождается резким снижением его текучести и уменьшением адгезионного взаимодейстня полимера со стенкой капилляра. В результате наблюдается падение сопротивления движению полимера в канале и соответственно скачкообразное повышение расхода — эффект срыва потока, что показано вертикальной ветвью DE кривой. Срыву может отвечать огромный скачок расхода. При срыве ламинарное течение полимера сменяется скольжением относительно стенок канала. В этом режиме движения полимера расчет скорости сдвига становится невозможным. Следовательно, то, что принято называть кривой течения (см. раздел 5.1 настоящей главы) относится к участку ЛS D рассматриваемй кривой и никоим образом не к участку DE. Это очень важное замечание. При формальном (но лишенном физического смысла) расчете вязкости на участке DE она оказывается обратно [c.194]

С другой стороны, по Б. Кот-таму степень аномалии вязкости определяется г — средней молекулярной массой — и никакой корреляции между степенью аномалии вязкости и отношением (М /Мп) не существует. Согласно Р. Баллману и Р. Симону , с повышением скорости сдвига кривая течения определяется тем более низкими моментами ММР, чем выше скорость сдвига, так что в области высоких скоростей [c.201]

Истинные растворы гибкоцепных полимеров могут существовать во всей области концентраций. Пример кривых течения таких растворов иллюстрируется данными рис. 2.44 для растворов высокомолекулярного полибутадиена с узким ММР в метилнафталине и дигептилфталате. Выше указывалось, что у высокомолекулярных линейных полимеров с узкими ММР неньютоновское течение вплоть до срыва выражено слабо, а вертикальная ветвь срыва и верхняя наклонная ветвь не имеют ничего общего с ламинарным течением, а следовательно, не могут рассматриваться как проявления аномалии вязкости. По мере разбавления полимера растворителем критические параметры, отвечающие условиям срыва, изменяются так, как это показано пунктирными линиями. При этом протяженность вертикальных ветвей зависимости объемного расхода от перепада давления в капилляре уменьшается, и графики зависимости объем- [c.222]

У наиболее жесткоцепных полимеров, таких, как ароматические полиамиды или полипептиды в форме а-спиралей, макромолекулы подобны жестким палочкам. Их растворы при низких концентрациях ведут себя как ньютоновские жидкости, а при более высоких концентрациях они проявляют аномалию вязкости. При некоторой критической концентрации в них возможно образование тактоидной структуры , и они начинают вести себя подобно жидкокристаллическим системам со всеми особенностями, характерными для этих систем . В определенном диапазоне концентраций могут быть получены кривые течения растворов жесткоцепных полимеров с очень хорошо развитой структурной ветвью, как это показано па рис. 2.45 (по данным Дж. Янга ). [c.224]

Выше указывалось (см. раздел 6.7 настоящей главы), что вязкость высокомолекулярных линейных полимеров с узким ММР слабо зависит от напряжения и скорости сдвига, вплоть до их высоких значений, тогда как у полидисперсных образцов аномалия вязкости может быть выражена очень резко. Ясно, что кривые течения полимеров с узким и пшроким ММР не могут быть подобными и, следовательно, не совмещаются переносом параллельно самим себе в координатных осях lg у —lg т или lg т —lg Y. Это иллюстрируется экспериментальныма данными, относящимися к пойибу-тадиенам с узкими и широким ММР (рис. 2.50). Сказанное можно пояснить, сопоставляя релаксационные характеристики полимерных систем с различными ММР. Дело в том, что приведенное выше выражение для 0 справедливо для монодисперсных полимеров и его нельзя распространять на полимеры с широкими ММР, [c.229]

Эффект эластического раздутия струи, выходящей из капилляра, наблюдается для любых высокоэластичных полимерных систем. Особый интерес представляют зависимости коэффициента раздутия от напряжения сдвига для таких растворов полимеров, для которых удается измерить полную кривую течения, так как при этом оказывается возможным оценить полную зависимость коэффициента а от напряжения сдвига. Данные, представленные на рис. 5.19 для системы полистирол — диэтилфталат, показывают, что зависимости lg у и а от г во многом подобны. При низких напряжениях, отвечающих области ньютоновского течения, коэффициент восстановления мал. Возрастание коэффициента начинается при несколько меньпшх напряжениях, чем при которых наблюдаются существенные отклонения от режима ньютоновского течения. Это связано с тем, что, как указывалось в разделе 3 настоящей главы, заметные высокоэластические деформации могут развиваться уже в области ньютоновского течения. По мере увеличения степени аномалии вязкости и снижения эффективной вязкости коэффициент а увеличивается и в области наименьшей ньютоновской вязкости достигает максимального значения, равного примерно 4. [c.395]

Структурные исследования текучих полимерных систем. . . . 5 78 Механические свойства текучих полимерных систем 57 9 Вязкостные свойства текучих полимерных систем. . . 580 Кривые течения и аномалия вязности. . 580 Температурная зависимость вязкости 58 2 Зависимость вязкости от молекулярной массы 584 Высокоэластичнооть и тиксотропия текучих полимерных систем. 585 Вязкотекучее состояние и переработка полимеров 587 [c.286]

Достижепие критич. мол. массы связывают с образовапием структурной сетки с временными узлами. Фактически это означает образовапие молекул такой длины, что становится возможным упорядочение элементов структуры. С достижением критич. мол. массы связапы такие эффекты, как резкое изменение характера зависимости вязкости от мол. массы (для полимеров с мол. массой ниже критической вязкость относительпо слабо зависит от мол. массы, а выше критической — очень резко), появление возможности аномально вязкого течения (см. Вязкости аномалия), oбpaЗoвai[иe плато высокоэластичности (т. е. paзд лeilиe темп-р текучести и стеклования Т ) на темп-рной зависимости модуля или па термомеханич. кривой и т. д. Все перечисленные эффекты могут проявляться не только при повышении мол. массы, но и при достижении определенной (критической) концентрации нолимера в р-ре. [c.287]

Кривые течения и аномалия вязкости. Вязкость полимеров в В. с. зависит от мол. массы и темп-ры, а для данного образца — от режима деформирования (скорости деформации и напряжения), влияние к-рого определяется характером напряженного состояния, а для случая сдвиговых деформаций — видом зависимости напряжений сдвига т от скорости сдвига V-Для описания вязкостных св011ств часто пользуются [c.287]

Условия деформирования существенно изменяются в точке А, когда элементы структурного каркаса необратимо разрушаются под воздействием сил вязкостного происхождения, превышающих прочность связей в самом каркасе. Разрушение большого числа связей в узком диапазоне скоростей сдвига приводит к так называемому явлению сверх аномалии, когда т понижается с ростом у. Этому соответствует излом на кривых АОстр, отражающих качественно иную картину процесса деформирования в этой области. На снижение значения т, помимо разрушения структуры, влияют также ориентационные эффекты, для рассматриваемой системы они составляют примерно 20 % снижения т. За точкой В следует практически вертикальный участок кривой установившегося течения с переходом после него к обычной аномалии вязкости, уменьшающейся с повышением у. Этому вертикальному участку соответствует значение остаточного предела текучести Тц для условий сдвигового разупрочнения. О структурных превращениях в этой области дает представление изменение кривых АОстр. Пунктиром показана кривая, соответствующая значению т в максимуме кривых напряжение—деформация т = = / (у), полученных при постоянных значениях Это величина, соответствующая переходу от деформирования с неразрушенной структурой к разупрочнению под влиянием ее разрушения, имеет четкий физический смысл, его Г. В. Виноградов предложил именовать пределом сдвиговой прочности Хц.,. Значение Тд. не зависящее от скорости деформации и характеризующее прочность структуры в максимально упрочненном состоянии, соответствует пределу текучести т . [c.96]