ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реологические свойства полимерных расплавов из "Полиэтилен полипропилен и другие полиолефины" Теперь в центре нашего внимания будут фундаментальные вопросы, связанные с течением полиолефиновых расплавов и взаимосвязью особенностей течения со строением полимеров. [c.131] Сдвиговая вязкость измеряется в единицах [Р/А]/[ У/1], где Р— единицы силы А — единицы площади V— единицы скорости L — единицы длины, что эквивалентно единицам измерения следующего соотношения Р1/1, Н с/м или Па с. Вязкость воды в указанных единицах составляет 0,001 Па с, а вязкость масел варьируется от 0,1 до 1,0 Па с. [c.132] Сдвиговая вязкость ньютоновских жидкостей была предметом широкого изучения в XIX в. Исследования вязкости полимерных растворов начались в 20-х годах прошлого века. Первое измерение сдвиговой вязкости полимерного расплава было выполнено Муни [12] в 1936 г., исследовавшего расплав натурального каучука. Дальнейшие измерения проводились многими исследователями, начиная с 1940-хгг., и продолжаются до настоящего времени [13-21]. Было установлено, что сдвиговая вязкость расплавов полимера постоянна при низких скоростях сдвига, а затем постепенно уменьшается при увеличении скорости течения. На рис. 7.8 показаны характерные зависимости сдвиговой вязкости от скорости сдвига для расплавов изотактического полипропилена с различной молекулярной массой и различными молекулярно-массовыми распределениями [8]. [c.132] На рис. 7.9 показана зависимость от молекулярной массы для расплавов изотактического полипропилена. Для расплавов полимеров с высокой молекулярной массой и длинными цепями, имеющими ветвления, значение т растет даже быстрее, чем молекулярная масса [22]. В полистироле, который имеет структурные единицы большой молекулярной массы и более короткие цепи, подобной зависимости не наблюдалось [23]. [c.133] В табл. 7.1 собраны данные по Г1/т при различных цд для расплавов гибкоцепных полимеров с различным отношением М /М . Эти данные можно использовать для оценки ширины молекулярно-массового распределения в линейных полимерах вместо проведения измерений с помощью высокотемпературной хроматографии. [c.134] При равномерном сдвиговом течении возникают нормальные напряжения 022 и Озз- Для ньютоновских жидкостей эти напряжения равны между собой и равны гидродинамическому давлению. Как отмечал Вайсенберг [25], в жидкостях с памятью , в частности, в растворах и расплавах полимеров, нормальные растягивающие напряжения возникают вдоль направления течения, а сжимающие нормальные напряжения 022 действуют перпендикулярно потоку. Это приводит к появлению околостержневых завихрений, известных как эффект Вайсенберга (рис, 7,11). [c.134] Для ньютоновских жидкостей и равны нулю. [c.136] Эти авторы проанализировали данные по расплавленному атактическому полистиролу и показали, что значение коэффициента при малых скоростях сдвига пропорционально молекулярной массе, возведенной в 6-ю степень. [c.136] В 1906 г. Трутон [30] показал теоретически и экспериментально, что для ньютоновских жидкостей величина равна Зг] . Первые измерения вязкости при растяжении полимерных расплавов были выполнены в 1965 г. Болменом [31 ] для атактического полистирола. Для полимерных расплавов при низких скоростях растяжения величина ведет себя как в случае ньютоновской жидкости и равна Зг1р. В зависимости от молекулярно-массового распределения и наличия разветвлений длинных цепей величина может существенно изменяться при увеличении скорости растяжения. Для разветвленного полиэтилена величина тlg быстро возрастает со скоростью вытягивания [21,32-34]. Для расплавов линейных полимеров величина вязкости примерно постоянна при узких молекулярно-массовых распределениях. Однако увеличение ширины распределения вызывает уменьшение величина х 1 с ростом степени растяжения [21,34]. [c.137] Если температура кристаллизующегося полимерного расплава приближается к температуре плавления кристаллической фазы, может происходить кристаллизация. Скорость кристаллизации возрастает при приложении механического напряжения, что связано со стимулированием ориентации полимерных цепей (см. разделы 7.5-7.8). Это явление хорошо известно для 1,4-полиизопрена (натуральный каучук) при его одноосном растяжении [36,37]. [c.137] Было установлено, что небольшие количества добавок могут способствовать хорошему скольжению расплавов полиолефинов по металлическим поверхностям. Простейшими из этих добавок являются амфифильные жирные кислоты, такие как карбоновые кислоты, стеараты и амиды [38]. Влияние добавок на другие термопласты, включая полистирол и полиамиды, гораздо слабее. [c.137] Малые количества фторэластомеров также стимулируют скольжение между полиолефинами и металлическими поверхностями [43-46], что используется в промышленности при производстве линейного полиэтилена низкой плотности. Наиболее эффективными являются фторэластомеры, содержащие карбоксильные концевые группы, которые выжили после окончания свободнорадикаль-ной полимеризации и существуют в некоторых коммерческих фторэластомерах. И в этом случае имеет место реакция между карбоновой кислотой и металлом. [c.138] Вернуться к основной статье