Вязкоупругие свойства концентрированных растворо

Студни и концентрированные растворы полимеров в общем случае представляют собою вязкоупругие системы, и основными параметрами, характеризующими их свойства, являются вязкость и модуль сдвига. [c.369]

Важным представляется включение в сборник ряда статей по исследованию вязкоупругих свойств концентрированных растворов и расплавов полимеров. Здесь следует выделить работу, в которой предпринята попытка использовать идею о влиянии внешнего воздействия на релаксационные свойства полимеров для объяснения нелинейных вязкоупругих свойств материала, а также статьи, в которых содержатся исследования двух важнейших интегральных проявлений вязкоупругости текучих систем— вязкости концентрированных растворов в зависимости от природы полимера и растворителя и высокоэластического восстановления струи (экструдата), выдавливаемой из насадка. [c.6]

Вязкоупругие свойства концентрированных растворов и расплавов [c.270]

Интерес к реологическим свойствам концентрированных растворов полимеров прежде всего связан с задачами, стоящими в области технологии переработки полимеров, многие из которых перерабатываются через растворы. Но изучение вязкоупругих свойств растворов полимеров высокой концентрации может дать также ценную информацию об их структуре, которую представляют в виде пространственной флуктуационной сетки, образованной более или менее плотно упакованными агрегатами, или ассоциатами макромолекул, внутри которой распределены молекулы растворителя. Основными элементами структуры такой сетки являются свободный объем , т. е. объем, не занятый массой полимера и растворителя, и плотность и упорядоченность агрегатов, из которых построена сетка . [c.380]

Сформулированные выше общие закономерности проявления вязкоупругих свойств концентрированных растворов и расплавов полимеров достаточно отчетливо наблюдаются для монодисперсных или близких к ним полимеров. По мере расширения молекулярно-массового распределения такая ясная картина исчезает л возникает проблема, пока не имеющая общего решения, суммирования вкладов [c.277]

Таким образом, модель ЧДС приводит к тем же результатам, что и предположение Дж. Ферри с соавторами о роли зацеплений в проявлении вязкоупругих свойств концентрированных растворов. Это обусловлено общей сущностью подхода к определению релаксационных свойств материала, состоящего в распространении модели статистической сетки флуктуационных зацеплений на концентрированные растворы и расплавы полимеров и допущении того, что межмолекулярные взаимодействия в таких системах могут трактоваться как следствие локальных воздействий других макромолекул на данную в некотором числе точек, редко расположенных вдоль цепи. Это дает возможность перейти от рассмотрения ансамбля взаимодействующих макромолекулярных цепей к анализу поведения единичной цепи с определенными внутренними свойствами. При этом окружающей среде могут приписываться различные свойства. Молекулярные взаимодействия в узлах зацеплений, в которых возникает дополнительное сопротивление движению цепи, могут моделироваться не обязательно движением узла в вязкой жидкости. Можно предполагать, например, что взаимодействие носит вязкоупругий характер . Это, однако, не приводит к принципиально новым предсказаниям относительно проявлений релаксационных свойств полимерных си-систем. [c.283]

Из модели Покровского вытекает ряд следствий, важных для понимания общих закономерностей проявления вязкоупругих свойств концентрированных растворов и блочных полимеров. Так, теория предсказывает, что при достижении некоторого значения молекулярной массы на зависимости G (са) появляется плато, а на зависимости G" (со) — максимум, соответствующий переходу из текучего в высокоэластическое состояние, и минимум в области плато. С увеличением молекулярной массы переход в высокоэластическое состояние смещается в сторону меньших частот. Протяженность плато высокоэластичности пропорциональна числу сегментов в степени 2,4. Переход от высокоэластического состояния к стеклообразному не зависит от молекулярной массы полимера. Соотношение между Gp и максимальным значением бмакс приведено ниже [c.295]

Выводы работы Ганди — Уильямса качественно очень хорошо согласуются с представлениями об особенностях реологических свойств концентрированных растворов полимеров, развиваемыми в работах [1, 3, 4, 8], однако полная картина современного состояния исследований вязкоупругих свойств растворов полимеров может быть составлена при сопоставлении результатов данной работы с цитированными выше статьями, в которых получен ряд результатов, касающихся проблемы концентрационной зависимости вязкости растворов полимеров в различных растворителях, более общих, чем в с атье Ганди — Уильямса. [c.247]

Деформирование полимеров не описывается ни одной из этих крайних схем. Поэтому концентрированные растворы и расплавы полимеров характеризуются различными комбинациями упругих и вязких свойств. В соответствии с этим говорят о вязкоупругих, или упруговязких, системах. [c.162]

Собственно формование раствора, т. е. придание ему той формы, которую должно иметь конечное изделие. Эта проблема очень важна при переработке термопластичных полимеров, так как для расплавов с высокой вязкостью и для систем, обладающих сильно развитыми вязкоупругими свойствами, точное заполнение объемной формы имеет решающее значение. Но и для концентрированных растворов полимеров возникают не менее сложные, хотя п несколько отличные проблемы. Речь идет об условиях стабильности струи вязкого раствора полимера при выходе его из формующего щелевого или круглого отверстия. Здесь решающую роль играет не только соотношение между силами поверхностного натяжения и вязкостными свойствами раствора, но и другие факторы, значение которых иногда оказывается не менее важным, чем закономерное стремление системы приобрести равновесное или метастабильное состояние с низкой свободной энергией. [c.14]

В очень многих случаях вязкоупругие свойства полимерных систем действительно оказываются подобными по форме. Однако можно с уверенностью указать несколько типичных случаев, когда основное условие, обеспечивающее возможность суперпозиции, не выполняется. Это — прежде всего изменение концентрации раствора и переход от концентрированных к разбавленным растворам. Даже [c.268]

Важным является вопрос о существовании универсального вида релаксационных спектров полимерных систем сходного состава в аналогичных состояниях. Часто удается, как это, например, известно для расплавов и концентрированных растворов полидисперсных полимеров, получить универсальный вид релаксационных функций и спектра распределения времен релаксации. Пример справедливости такого подхода показан на рис. 3.15 построенный в нормированных координатах релаксационный спектр оказывается общим для очень широкого круга растворов полимеров, причем индивидуальные свойства системы здесь описываются с помощью двух параметров 0 и (или 110 и бо). Еще проще этот вопрос решается для расплавов полидисперсных полимеров , вязкоупругие [c.269]

Описанный в разделе 1 механизм вязкоупругости полимерных систем основан на рассмотрении деформации индивидуальных полимерных цепочек, каждая из которых представляется в виде совокупности независимых сегментов (субцепей). При деформации такой цепочки возникает набор мод движений, что и приводит к возникновению дискретного спектра взаимосвязанных времен релаксации. Наиболее прямо этой модели отвечают разбавленные растворы полимеров. Общие принципы теории вязкоупругости полимерных цепочек остаются, справедливыми для концентрированных растворов и расплавов, ибо для этих систем первопричиной проявления вязко-упругих свойств является способность индивидуальной цепочки к различным модам движений. Но для этих концентрированных систем теория должна быть пересмотрена и видоизменена прежде всего с учетом взаимодействия цепочек между собой, что приводит к нелинейности зависимости полного сопротивления перемещению от длины цепи макромолекулы. [c.270]

Аналогия между основными соотношениями, получаемыми в моделях сетки и ожерелья , позволяет связать скорость образования и длительность существования узлов сетки с измеряемыми временами релаксации системы. Значение этого результата состоит еще и в том, что он дает основание при построении механических (или молекулярно-кинетических) моделей и теорий не только разбавленных, но и концентрированных растворов полимеров ограничиваться рассмотрением поведения единичной цепи, разбиваемой на динамические сегменты. Трение при движении каждого из этих сегментов в однородной среде, окружающей цепочку, моделирует не только сопротивление перемещению макромолекулы в низкомолекулярном растворителе, но и взаимодействие данной цепочки с остальными, с которыми она образует сетку флуктуационных контактов (физических взаимодействий любого типа). Конкретные особенности строения системы должны учитываться правильным выбором закона трения. В простейшем случае это может быть линейный закон Ньютона — Стокса, а для концентрированных растворов может вводиться некоторый постоянный или переменный эффективный коэффициент трения. Конкретная форма закона трения может быть либо -априорной, либо найденной из каких-либо физических соображений. Но в любом случае существует возможность рассматривать поведение отдельной макромолекулярной цени для моделирования проявления вязкоупругих (релаксационных) свойств любых полимерных систем, включая концентрированные растворы и расплавы полимеров. [c.298]

Концепция зацеплений широко распространена в физике концентрированных полимерных систем [68—70]. С помощью представлений о существовании лабильных связей, образованных такими узлами, объясняют закономерности течения полимерных растворов и расплавов [71—73], вязкоупругие свойства полимерных систем [70]. Вместе с тем существуют возражения против существования таких топологических узлов, основанные на предст вле-нии о плотной упаковке полимеров [73], или приписывают таким узлам энергетическую природу [74, 75]. Тем не менее из экспериментальных данных оценивают плотность сетки зацеплений или, что то же, определяют длину цепи между зацеплениями [76 77 78, с. 205]. [c.139]

Реологические и вязкоупругие свойства полимеров и их концентрированных растворов связаны с образованием в них сеток и систем с временными поперечными связями, переплетениями или зацеплениями. Подобно температуре стеклования характеристическая длина участка цепи между зацеплениями является одной из общих характеристик аморфных п лимерных систем. Параметры зацеплений и длины участков цепей между зацеплениями определяются на основании реологических и вязкоупругих свойств, времени релаксации, найденного методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР). [c.205]

Уравнения (3.4) —(3.6) справедливы для разбавленных растворов полимеров, обладающих вязкоупругими свойствами. Для концентрированных растворов и расплавов полимеров картина усложняется вследствие взаимодействия между цепными молекулами и образования флуктуационной сетки зацеплений. В частности, начальный модуль в области высокоэластических деформаций Ер становится зависимым от мольной массы отрезка цепи между соседними зацеплениями Ме [c.74]

Как влияет на реологические свойства линейных высокомолекулярных полимеров и рассмотренные выше эффекты введение в них растворителей и олигомеров По данным [20] лаборатории реологии ИНХС, для концентрированных растворов (в зависимости от молекулярного веса полимера при его объемной доле выше 0,1—0,3) связь основных параметров, характеризующих их вязкоупругие свойства, приведена ниже [c.173]

Рассмотрены вязкоупругие свойства линейных гибкоцепных полимеров узкого распределения, у которых М > ЪМс М отвечает образованию пространственной сетки зацеплений), их смесей и концентрированных растворов. Под влиянием деформирования может совершаться переход полимеров в высокоэластическое состояние, что определяет границу их текучего состояния. Этот переход наблюдается также в смесях и концентрированных растворах высокомолекулярных полимеров узкого распределения. Относительная простота реологических свойств линейных высокомолекулярных полимеров и их смесей определяется резкостью перехода в высокоэластическое состояние. У смесей высокомолекулярных полимеров доминирующее значение имеет механизм аномалии вязкости, обусловленный снижением диссипативных потерь нри переходе высокомолекулярных компонентов в высокоэластическое состояние. В более широком диапазоне молекулярных весов [М Же), а также у растворов полимеров существенное значение приобретает уменьшение плотности сетки зацеплений под влиянием деформирования. [c.174]

С целью определения оптимального состава полимерных систем по сочетанию текучести и проявлению высокоэластичности в лаборатории реологии полимеров Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева АН СССР под руководством Г. В. Виноградова проведен большой цикл работ по исследованию зависимости вязкоупругих свойств эластомеров линейной структуры от их МВР в блоке и концентрированных растворах. Разработан комплекс методов исследования вязкоупругих свойств несшитых эластомеров и резиновых смесей в широком диапазоне скоростей деформаций, частот циклического деформирования и температур. Найдена связь между режимами течения и деформирования с малыми амплитудами циклического деформирования. Установлено, что трудности, возникающие при переработке эластомеров на технологическом оборудовании, связаны с переходом каучука при высоких скоростях деформаций в вынужденное высокоэластическое состояние, в котором они не способны к регулярному течению. [c.223]

Б книге изложены основные понятия, относящиеся к области реологии, описаны важнейшие методы измерения реологических характеристик, рассмотрены вязкоупругие свойства полимерных систем — расплавов полимеров, несшитых каучуков и концентрированных растворов и их связь со структурой полимеров. Особое внимание в книге уделено вязкостным свойствам расплавов термопластов. [c.375]

Характерной особенностью полимерного состояния вещества является то, что все полимерные материалы, а также расплавы и концентрированные растворы полимеров обладают свойствами как упругого тела, так и жидкости. Это общее явление определяется как вязкоупругость, оно ответственно за особый комплекс свойств, присущих полимерным материалам. [c.79]

Область в относится к концентрированным растворам полимеров, для которых [Г1]с > 10, их физическое состояние принципиальным образом отличается от рассмотренных выше, что проявляется в наличии двух видов деформации - необратимой (течения) и обратимой (упругой). Возникновение последней является следствием образования сплошной трехмерной флуктуационной (подвижной) сетки зацепления макромолекул. Сочетание свойств, присущих твердому телу (упругость) и жидкости (текучесть), называется вязкоупругостью (см. разд. 2.3). [c.124]

Из рис. 4.22 также следует, что если не учитывать области напряжений, близких к Тт, то концентрированные анизотропные растворы проявляют менее выраженную аномалию вязкости, В этом, по-видимому, отражается принципиальное отличие реологического поведения полимерных и низкомолекулярных жидких кристаллов. Дело в том, что в первом случае сама изотропная система является вязкоупругой, т. е. проявляет комплекс нелинейных эффектов, а именно аномалию вязкости, упругие и тиксотропные свойства. Изотропные расплавы низкомолекулярных веществ, способных образовывать жидкие кристаллы, — это, как правило. Ньютоновские жидкости, не содержащие типичных для полимеров надмолекулярных структурных образований (или сетки зацеплений), частичное разрушение которых ответственно за проявление аномалии вязкости и упругих свойств. [c.162]

Общие представления о вязкоупругих свойствах концентрированных растворов и расплавов высокополимеров. При переходе от разбавленных растворов к концентрированным системам и полимерам в блоке, а также при переходе от низкомолекулярных соединений к высоконолимерам постепенно изменяется характер проявления вязкоупругих свойств, отражаемый видом частотных зависимостей динамических функций б (са) и С (и). Это хорошо видно из сопоставления приводившихся рис. 3.7 или 3.10 с рис. 3.13 и 3.16. [c.272]

Для гибкоцепных полимеров типа полибутадиепа влияние природы растворителя на вязкоупругие свойства концентрированных растворов несущественно [21]. [c.173]

В составе композиции концентрация ПАА и сшивателя подбираются таким образом, чтобы реакция сшивки произошла через период времени, достаточный для проведения закачки и продавливания композиции. Медленная скорость сшивки позволяет применять большеобъемные оторочки растворов ПАА. В случае ВУС применяют более концентрированные растворы ПАА и сшивателя, что приводит к быстрому образованию полимерных гелей. Образовавшиеся в пласте полимерные гидрогели обладают очень низкой подвижностью, высоким остаточным фактором сопротивления и ярко выраженными вязкоупругими свойствами. Особенно эффективны ВУС в резко неоднородных и трещиноватых пластах со слабой гидродинамической связью между отдельными продуктивными прослоями, содержащих нефть повышенной вязкости. Полимерные технологии второй группы эффективны на поздней стадии разработки, когда обводненность добываемой нефти более 60%. В последние годы разработана и применяется технология СПС в виде большеобъемных оторочек [37]. [c.17]

Вязкоупругие свойства полимеров изучали в большом числе работ. Важный шаг в понимании природы этих свойств был сделан в работах Рауза [1] и Бики [2], создавших теорию механического поведения полимерной цепи ) (в дальнейшем их теория будет обозначаться символом БР). В работах Бики и Рауза их теория была применена только по отношению к разбавленным растворам, в которых отсутствуют переплетения макромо-лекулярных цепей. Позднее в работах Вильямса, Лэндела и Ферри [3] (теория ВЛФ), а также Бики [4] было предложено обобщение ранних взглядов, позволившее распространить теорию и на концентрированные растворы и расплавы полимеров, в которых образуется структурная сетка. [c.246]

Выявлено, что в ряде растворов с увеличением концентрации аномальная вязкость увеличивается тем больше, чем хуже растворитель. Аномальная вязкость и реологические характеристики — предельное напряжение сдвига, модули упругости и эластичности, вязкости релаксационная и эластическая — зависят от природы растворителя и концентрации пластификатора. От природы растворителя зависит также область перехода от разбавленных к концентрированным растворам, характер влияния пластификаторов и изменение реологических характеристик Механические свойства полиэтилена высокого и низкого давлений, сополимеров этилена и пропилена и его смесей (прочность при растяжении, твердость, модуль упругости при растяжении и сдвиге, удлинение при разрыве, удельная ударная вязкость, деформационная прочность и др.) чрезвычайно важны для установления режимов переработки и эксплуатации. Детально исследованы вязкоупругие свойства расплавов полиэтилена, важные для процессов переработки литьем под давлением, экструзией, шприцеванием и т. п. i92i-i935 [c.273]

Излагаются современные взгляды о влиянии МВ, МВР, микроструктуры, разветвлен-ности и гибкости полимерных цепей на вязкоупругие свойства полимерных систем при температурах выше температур стет лования и плавления. Отмечается специфика изменения вязкоупругих свойств при переходе от полимеров в блоке к концентрированным растворам и при наполнении полимерных систем. [c.230]