Основы практической реологии и реометрии

Рис. 157. Реокорд 90: испытание трех образцов ПЭ в смесителе (часть кривой рис. 156 - подъем температуры)

700

600

2

0

2 500

г

1

1

&

2 400

•в- s

С

о

300

1'95x10’3 2.00x10'3 2.05x10'3 2.10x1 O'3 2.15Х10*3 2.20х10*3

Обратная температура расплава (1/К)

Рис. 158. Реокорд 90: результаты испытаний трех образцов ПЭ в смесителе, пред­ ставленные в координатах Аррениуса

сдвига, соответствующие различным технологическим процессам (см. разд. 5). Там же было отмечено, что во многих случаях реали­ зуются несколько, часто совершенно разных, скоростей сдвига. Ис­ пытания на реометрах с одной конкретной измерительной системой или с одним типом капилляра в основном дают достоверные ре­ зультаты измерения вязкости только в пределах одного-двух деся­ тичных порядков по скорости сдвига. Конечно, можно потребовать получения данных по вязкости в пределах пяти или более порядков по скорости сдвига, но техническое решение этой задачи стоит весьма дорого. Для этого необходимо иметь не только несколько измерительных систем, но в некоторых случаях и не один тип рео­ метра. Необходимо также иметь в виду, что измерения при очень низких скоростях сдвига для оценки, например, малых величин пределов текучести образца дадут достоверные результаты только в том случае, если выбранный реометр имеет достаточную чувстви­ тельность при скорости сдвига, близкой к нулю.

11.3. Хотите ли Вы измерить абсолютные реологические характеристики или Вы хотите получить относительные данные?

Результаты измерений методами абсолютной реометрии являют­ ся основой для сравнения данных, полученных на различных типах реометров, и их можно соотносить с молекулярной структурой и/или с однородностью таких образцов, как расплавы полимеров.

С другой стороны, часто возникает необходимость определить тем или иным образом способность материала к переработке. Это понятие имеет смысл только в пределах деятельности одной компа­ нии или одного отдела, потому что полученные результаты соотно­ сят с конкретным оборудованием или даже с отдельными его узла­ ми. Операторы должны получить реологические характеристики, соответствующие конкретному оборудованию или его узлам, иприменять их в качестве стандартных данных, отклонение от которых позволяет контролировать качество материалов и технологии.

11.4. Особые требования к условиям измерений

Эти особые требования заключаются в следующем:

-очень высокие или очень низкие температуры;

-высокое давление или вакуум;

-измерение образцов, превращающихся из пористых, гетеро­ генных в компактные, гомогенные, и образцов, способных к восста­ новлению после деформирования;

-измерения на воздухе, в атмосфере кислорода или инертного

газа.

Многие из этих требований могут быть удовлетворены, но это требует дополнительных финансовых затрат. Новые требования возникают почти ежедневно, и необходимо находить все новые и новые технические решения.

11.5. Ф инансовы е ограничения

Конечно, решающим фактором являются имеющиеся в распоря­ жении средства для приобретения оборудования. Обдумав изло­ женные выше требования, часто приходится признать более целе­ сообразным ограничение некоторых из них (диапазона скорости сдвига, чувствительности, класса компьютера и объема программ­ ного обеспечения), чем покупку дешевого прибора. Если есть воз­ можность, следует выбирать реометры, которые сконструированы по модульному принципу. В будущем можно докупать дополни­ тельные узлы, повышая качество прибора для удовлетворения воз­ растающих требований к качеству измерений.

Руководители должны принять к сведению: даже самый усовер­ шенствованный реометр бесполезен при отсутствии квалифициро­ ванного и заинтересованного оператора, который может правильно выбрать подходящие условия испытаний и, проводя их, убедиться в отсутствии нарушений режима или хотя бы в том, что они учтены. Но даже и этого недостаточно, потому что кто-то должен интерпре­ тировать реологические результаты с точки зрения качества про­ дукта, соотносить их с молекулярной структурой образца полимера и осмысливать с точки зрения технологичности; или установить конкретную реологическую величину, на которую может ориенти­ роваться покупатель, когда приобретает данный продукт.

В этом контексте данная книга должна рассматриваться как не бо­ лее чем практический подход, как введение в реологию и реометрию.

12. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Литература по реологии и вискозиметрии очень обширна. Ниже перечислены только те монографии и статьи, которые были исполь­ зованы при подготовке этой книги. Тот, кто хочет больше узнать о предмете реологии и реометрии, найдет в упомянутых книгах об­ ширные списки специальной литературы. Дополнительные литера­ турные ссылки можно найти во многих международных журналах, таких как “Rheologica Acta” или “Journal of Rpeology”

2.An introduction to rheology, by H. A.Bames, J. F. Hutton and K. Walters, Rheology Series, 3, Elsevier Applied Science, London and New York, 1989.

4.Speed or stress-controlled rheometry? By W. Gleissle, published

in: Polymer rheology and processing, edited by A. A. Collyer and L. A. Utracki, Elsevier Applied Science, London and New York, 1990 - also presented at “Pacifichem 89”, Honolulu, 1989.

5.Stresses in polymer melts at the beginning of flow instabilities

(melt fracture) in cylindrical capillaries, by W. Glessle, Rheologica Acta 21, 1982. P. 484...487.

6.Rheologie von Kunststoffsschmelzen mit unterschiedlichem molekularem Aufbau, by H. M. Laun, Kautschuk+Gummi, Kunststoffe, 6.87, Dr. Alfred Huthig Veriag, Heidelberg.

7.Moglichkeiten und Grenzen der (Viskositats-)Messung mit Ro- tations-viskosimeters, by Jint Nijman, lecture at the 102nd PTB-Seminar “Rotationsviskosimeters newtonscher ind nicht-newtonscher Flussig-

keiten - Metrologie, Normung, Qualitatssicherung” - October, 1992, at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig, published as a HAAKE-Germany publication, 1992.

8. A general introduction to the theory of creep testing, by David Holland, published as a HAAKE-Germany publication, 1993.

9. A general introduction to the theory of forced oscillation, by David Holland, published as a HAAKE-Germany publication, 1993.

11.Introduction to normal stress, by J. Nijman, HAAKE-Germany publication, 1990.

12.Die Rolle der Konsistenz bei Lebensmitten, by B. Jacob, in die

Emahrungsindustrie, 3/94.

13. Potential and limits for the rheological characterization of raw rubber polymers and their compounds, by G.Schramm, presented at a meeting of the Rubber Division of the American Chemical Society, Las Vegas, Nevada, USA, May 29..June 1, 1990. P. 92.

14. Testing the rheological characteristics of thermoplastic elasto­ mers to provide guidlines for their application and their processibility,

by G. Schramm, Kautschuk+Gummi, Kunststoffe, vol. 43 (1990), No 12.

P.1074-1082, Dr. Alfred Huthig Verlag, Heidelberg.

15.Rubber testing with the Defo-Elastometer, by G. Schramm, Kaut­ schuk+Gummi, Kunststoffe, vol. 40 (1987), No 8/87, Dr. Alfred Huthig Verlag, Heidelberg.

16.Comparison of several rheometers using 3 PE-polymers to link their results to molecular structure and processibility, by G. Schramm, HAAKE-Germany publication, 1993.

17.Measuring blood viscosity with a rotational viscometer in line with the recommendation of the international committee for the standartization in haematology, by G. Schramm, HAAKE-Germany publication, 1992.

Дополнительный список литературы*

1. Белкин И. М„ Виноградов Г. В., Леонов А. И. Ротационные приборы. Измерение вязкости и физико-химических характеристик материалов. М.: Машиностроение, 1968.

2. Виноградов Г В., Малкин А. Я. Реология полимеров. М.: Химия, 1977. 438 с.

3.Малкин А. Я., Аскадский А. А., Коврига В. В. Методы изме­ рения механических свойств полимеров. М.: Химия, 1978.

4.Малкин А. Я., Чалых А. Е. Диффузия и вязкость полимеров. M. : Химия, 1979. 303 с.

5.Малкин А. Я., Куличихин С. Г Реология в процессах образо­ вания и превращения полимеров. М.: Химия, 1985. 240 с.

6.Калинчев Э. Л., Саковцева М. Б. Свойства и переработка термопластов. Л.: Химия, 1983.

7.Whorlow R. W. Rheological Technics. Publ. Ellis Horwood, N. Y„ 1992.

8.Rheology and Processing of Liquid Crystallin Polymers/Eds. D. Aciemo, A. A. Collyer. Publ. Chapman and Hall, London, 1996.

9. Carreau P. Y., De Kee D. C. R., Chhara R. P. Rheology of Polymeric Systems. Publ. Hanser, Munich, 1997.

По известным причинам отечественные монографии, посвященные реологии,

были написаны довольно давно. Тем не менее наиболее интересные из них не утра­ тили своей ценности, поэтому редактор русского издания рекомендует их читате­

лям. - Прим. ред. перевода.