Нормальные напряжения и аномалия вязкости

Расплавы и растворы полимеров отличаются от низкомолекулярных жидкостей способностью к одновременному развитию пластических и высокоэластических деформаций. Это приводит к появлению ряда необычных эффектов, таких, как аномалия вязкости, нормальные напряжения и эффект Вайссенберга. [c.85]

Вязкость структурированных жидкостей обычно высока и быстро возрастает даже при небольших увеличениях концентрации. Уравнение Эйнштейна неприменимо к таким системам зависимость 1] от ср перестает быть линейной. Аналогично ведут себя и системы с анизодиаметрическими частицами, т. е. частицами, имеющими форму, очень резко отличающуюся от сферической. Такие частицы при броуновском движении и вращении оказывают большее сопротивление потоку и сильнее нарушают нормальное течение жидкости. Эти системы не подчиняются также законам Ньютона и Пуазейля. Коэффициент вязкости Г) структурированных свободнодисперсных систем не является постоянной величиной и зависит от приложенного напряжения. Зависимость г] от Р приобретает характерный вид, показанный на рисунке 108, а. Такая аномалия вязкости структурированных дисперсных систем и систем с анизодиаметрическими (асимметричными) частицами связана либо с нару- [c.430]

Согласно модели ожерелья (теории КСР) полимерная цепочка, обладающая спектром времен релаксации, не проявляет аномалии вязкости, равно как и нормальных напряжений. Поэтому, как и в линейной теории вязкоупругости, при рассмотрении этой модели вопрос о корреляции динамических и стационарных характеристик системы решается отрицательно, за исключением тривиального случая т] (0) = Tio, когда са ->0. [c.308]

Учитывая то или иное число членов ряда [уравнение (П.20)], можно получить то или иное приближение реологического уравнения состояния к свойствам реальной среды. Так, если ограничиться только одним членом приближения, то уравнение состояния вырождается в уравнение состояния ньютоновской жидкости. При этом коэффициент приобретает значение ньютоновской вязкости. Приближение второго порядка позволяет предсказать первые вязкоэластические эффекты (нормальные напряжения). Однако оно еще не предсказывает аномалии вязкости. Интересно, что жидкость второго при-76 [c.76]

К сожалению, такая строгая постановка задачи часто оказывается практически невозможной, и при математическом описании реальных производственных процессов приходится прибегать к существенным упрощениям. При этом значительную помощь в создании математических моделей оказывает анализ простых случаев движения аномально-вязких жидкостей. Прием такого рода вполне допустим. Он позволяет независимо устанавливать основные закономерности наиболее простых случаев одномерного изотермического течения псевдопластичных жидкостей, выбранных в качестве математического аналога полимерных расплавов. Этим вопросам посвящена гл. III. В этой же главе показано, как, используя представления о релаксационной природе аномалии вязкости, можно рассчитать ориентацию, реализуемую в потоке расплава, и определить возникающие при этом нормальные напряжения. [c.10]

Аномалия вязкости и нормальные напряжения......... [c.7]

При возрастании скорости сдвига, когда перестают выполняться соотношения линейной теории вязкоупругости и ее обобщений на трехмерные деформации, связь между а и т заранее не определена, ибо она зависит от характера влияния скорости деформации на релаксационный спектр системы. Однако эксперимент показывает , что и при весьма высоких скоростях сдвига в области отчетливо выраженной аномалии вязкости и снижения коэффициента нормальных напряжений по сравнению с продолжает выполняться квад- [c.349]

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]

Таким образом, экспериментальные и теоретические результаты, изложенные в настоящем разделе, показывают существование тесной связи между двумя эффектами, специфичными для полимерных систем, — появлением аномалии вязкости и возникновением нормальных напряжений. [c.360]

Аналогия структуры формул (6.13) и (6.17) очевидна. Однако эта модель не предсказывает эффекта аномалии вязкости при сдвиговом течении, хотя при простом сдвиге этой модели отвечает возникновение нормальных напряжений, пропорциональных у . [c.416]

Нелинейные эффекты вязкоупругости различны в зависимости от физич. состояния полимера. Для полимеров, находящихся в вязкотекучем состоянии, важнейшие нелинейные эффекты след. вязкости аномалия (зависимость эффективной вязкости от скорости деформации), комплекс тиксотропных эффектов (обратимые изменения механич. свойств материала при деформировании, см. Тиксотропия), Вайссенберга эффект (возникновение нормальных напряжений при сдвиговом течении), непропорциональность развивающихся при течении обратимых деформаций напряжениям сдвига, зависимость вязкоупругих характеристик от значений задаваемых напряжений и деформаций в переходных и динамич. режимах нагружения. [c.172]

Рис. 22. Зависимость от концентрации полибутадиенов узкого МВР в растворах в сб-метилнафталине начального модуля высокой эластичности, отношения квадрата начальной вязкости к начальному коэффициенту нормальных напряжений, и критического напряжения сдвига, отвечающего появлению аномалии вязкости

Все характеристики, определяющие особенности упруговязкого поведения термопластов (аномалия вязкости, высокоэластические деформации, нормальные напряжения), связаны с наличием в термопластах физической флуктуационной сетки, а характер изменения этих характеристик при увеличении скорости сдвига объясняется эффектом обратимого разрушения этой сетки в процессе деформации [c.52]

Учитывая то или иное число членов ряда уравнения (П1.20), можно получить то или иное приближение реологического уравнения состояния к свойствам реальной среды. Так, если ограничиться только одним членом приближения, то оказывается, что уравнение состояния вырождается в этом случае в уравнение состояния ньютоновской жидкости. При этом коэффициент Яг при- обретает значение ньютоновской вязкости. Приближение второго порядка позволяет предсказать первые вязкоэластические эффекты (нормальные напряжения). Однако оно еще не предсказывает аномалии вязкости. Интересно, что жидкость второго приближения является аналогом разработанной Муни сверхэластической среды [164, 165]. [c.91]

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]

Из сказанного выше вытекают заключения фундаментального значения. Во-первых, аномалия вязкости у полимеров обусловлена их релаксационной характеристикой. Во-вторых, во всяком случае у высокомолекулярных полимеров М > 10 М ) аномалия вязкости определяется их полидиснерсностью. В-третьих, легко объясняется тот факт, что с расширением ММР в сторону больших молекулярных масс снижаются критические скорости и напряжения сдвига, отвечающие появлению аномалии вязкости. В-четвертых, с усилением аномалии вязкости увеличиваются высокоэластические деформации и интенсифицируется проявление нелинейных эффектов (нормальных напряжений и связанных с ними явлений). [c.199]

Эта формула (формула Лоджа), как было показано, представляет собой геометрическое следствие больпшх деформаций сплопшой упругой среды. Здесь эта формула получена, как следствие теории больпшх деформаций вязкоупругих жидкостей. Поэтому можно полагать, что она справедлива всегда, когда выполняется линейное соотношение между касательными и квадратичное соотношение ме-жду нормальными напряжениями и скоростью сдвига. Первое из этих соотношений справедливо для жидкости, не проявляющей аномалии вязкости, и для любой жидкости в области малых скоростей деформации, по крайней мере, как предельный случай при -> 0. Можно полагать, что второе из этих соотношений, а именно а — выполняется как предельный случай при у когда нормаль- [c.338]

Обширные экспериментальные исследований показали, что при изменении концентрации раствора в очень пшроких пределах — от долей процента до чистого полимера, не чзодержащего растворителя, величина С для полимера, вычисленная с учетом вклада в оптические и механические свойства системы, вносимые растворителем, не зависит от концентрации и представляет собой внутренний параметр полимера. Так, для нолиизобутилена при изменении концентрации от 0,1 до 100% и напряжения сдвига в пределах нескольких десятичных порядков величина собственного динамооптического коэффициента полимера оставалась постоянной и равной 1500— 1600 Вг, причем этот результат относился как к области ньютоновского течения, так и к такой области высоких скоростей сдвига, в которой наблюдалась очень резко выраженная аномалия вязкости. Отсюда следует, в частности, что динамооптические свойства полимерных систем определяются не скоростью деформации, а напряжениями, действующими нри течении, и эффект двойного лз енреломле-ния в потоке определяется теми же самыми молекулярными механизмами, что и возникновение касательных и нормальных напряжений. [c.373]

Рейнер качественно рассматривает примеры необычного поведения газов в специальных условиях. Наблюдаемая аномалия хорошо согласуется с допущением о существонанин поперечной вязкости , которая приводит к возникновению нормальных к направлению течения напряжений (в дополнение [c.22]