ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние температуры на вязкость расплавов из "Теоретические основы переработки полимеров" Выше мы уже отмечали, что большинство расплавов обладает свойствами аномально-вязких жидкостей. Представим зависимость скорости сдвига от напряжения сдвига в обычных координатах (см. рис. 1.14). Если расплав обладает свойствами ньютоновской жидкости, то в этих координатах его кривая течения изображается прямой с угловым коэффициентом, равным 1/т , где т] — ньютоновская вязкость (кривая /). Если же расплав обладает свойствами аномально-вязкой жидкости, то его кривая течения выгнута по направлению к оси напряжений (кривая 2). Это означает, что каждой точке кривой 2 на участке р ро соответствует свое значение эффективной вязкости, численно равное единице, деленной на угловой коэффициент прямой, проходящей через начало координат и соответствующую точку кривой. [c.68] Для полного суждения о реологических свойствах расплава надо представлять себе его кривую течения при изменении скорости сдвига в диапазоне 3—4 десятичных порядков. Поэтому экспериментальные данные представляют в логарифмических координатах. Типичные формы кривых течения расплавов приведены на рис. П.З. В том случае, если масштабы, выбранные для оси абсцисс и для оси ординат, одинаковы, системам, обладающим свойствами ньютоновских жидкостей, будут соответствовать прямые, наклоненные к осям под углом 45 . При этом абсолютная величина вязкости сказывается только на месте расположения прямой. [c.68] Поскольку величина п характеризует аномалию вязкости, она получила название индекса течения. [c.69] Для ньютоновской жидкости величина р. имеет смысл вязкости. Для аномально-вязких жидкостей величина (1 не имеет столь четкого физического смысла. Она является своеобразным аналогом вязкости и обычно называется коэффициентом консистенции. [c.69] Здесь цо — предельное значение вязкости, соответствующее области ньютоновского течения при минимальных напряжениях сдвига. В области малых напряжений сдвига уравнение (П. 70) вырождается в закон Ньютона и хорошо описывает начальный участок кривой течения. [c.69] В области высоких напряжений сдвига доминирующее значение приобретает второй член, и уравнение фактически превращается в обычный степенной закон. Наконец, в области переходных напряжений оба члена оказываются соизмеримыми, и уравнение удовлетворительно описывает участок с переменным индексом течения. [c.69] При необходимости увеличить точность аппроксимации кривой течения приходится прибегать к еще более сложным зависимостям. [c.69] в работе [90] отмечается, что данные по реологическим свойствам полистирола описываются уравнением (11.71) с точностью 2,3%. [c.70] Из релаксационной теории аномально-вязкого течения следует, что влияние температуры проявляется в пропорциональном уменьшении всех времен релаксации. Поскольку экспериментально установлено сушествование единой формы релаксационного спектра, то влияние температуры сводится к изменению значений максимального Хт и критического Т времен релаксации. [c.70] В любой жидкости существуют неплотности упаковки молекул в виде пустот, дырок . Любая молекула, колеблющаяся в результате теплового движения около положения равновесия и оказывающаяся рядом с дыркой , перескакивает в нее, если кинетическая энергия молекулы больше потенциального барьера перескока. Так как кинетическая энергия отдельной молекулы вследствие соуда- рений с соседними молекулами непрерывно изменяется, всегда наступает момент, когда молекула преодолевает потенциальный барьер. Однако, поскольку перескоки в любом направлении равновероятны, в жидкости не наблюдается никакого макродвижения. [c.70] Если пренебречь изменением илотности, то на основании уравнения (И. 72) получим следующую зависимость для определения gaT-. [c.72] В качестве иллюстрации возможности иримеиеиия уравнения (П. 75) в табл. П. 1 приведены значения lg (Лг/Лгир). рассчитанные ио энергии активации. Там же для сопоставления даны фактические значения lg (Лг/Лт пр). рассчитанные ио величине ньютоновских вязкостей. [c.72] Накопленный к настоящему времени экспериментальный материал ио реологии расплавов полимеров позволяет сделать следующие выводы о влиянии температуры на вязкостные свойства. [c.72] Критическая скорость сдвига, ири которой начинают проявляться неньютоновские свойства расплавов, с повышением температуры увеличивается. Это наблюдение прекрасно согласуется с рассмотренной выше зависимостью Хт от температуры. Напомним, что, по определению, Хт — это значение времени релаксации, соответствующее градиенту скорости, ири котором расплав начинает вести себя как ньютоновская жидкость. [c.72] для полиэтилена низкой плотности значение критического градиента скорости, ограничивающего область ньютоновского течения, увеличилось при изменении температуры от 393 до 523 К от 7 = 2 -10 С до = 8 -10 С . [c.72] Индекс течения при изменении температуры в интервале 50— ШОК остается неизменным или несколько увеличивается. При этом индекс течения, определенный для участков кривых течения, соответствующих одному и тому же интервалу изменения напряжения сдвига, остается практически неизменным. 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.72] Анализируя влияние температуры иа эффективную вязкость, следует различать температурное изменение вязкости при постоянных напряжении сдвига и скорости сдвига [91, 100]. [c.73] Во многих случаях интересно исследовать температурную зависимость эффективной вязкости при неизменной скорости сдвига. В таком режиме уравнение (11.76) уже нельзя применять. [c.73] Вернуться к основной статье