Результаты и их обсуждение.
В результате работы получены следующие данные:
T, °C |
измеряемая величина |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
lgγ, с-1 |
- |
- |
- |
1,209 |
1,431 |
1,687 |
1,908 |
2,164 |
2,389 |
2,641 |
2,862 |
3,118 |
17
|
ά (I, II) |
- |
- |
- |
12 |
19 |
33 |
54 |
92 |
282 |
482 |
742 |
- |
τ (Па) |
- |
- |
- |
13,8 |
21,85 |
37,95 |
62,1 |
105,8 |
164,64 |
282,24 |
435,12 |
- |
|
lgτ (Па) |
- |
- |
- |
1,139 |
1,339 |
1,579 |
1,79 |
2,02 |
2,22 |
2,45 |
2,64 |
- |
|
ή (Па∙с) |
- |
- |
- |
0,85 |
0,81 |
0,78 |
0,77 |
0,73 |
0,68 |
0,65 |
0,60 |
- |
|
lgή (Па∙с) |
- |
- |
- |
- 0,07 |
- 0,091 |
- 0,1 |
-0,113 |
-0,137 |
- 0,167 |
- 0,187 |
- 0,222 |
- |
|
30 |
ά |
- |
- |
- |
- |
10 |
17 |
28 |
49 |
78 |
252 |
412 |
682 |
τ |
- |
- |
- |
- |
11,5 |
19,55 |
32,2 |
56,35 |
89,7 |
147 |
241,08 |
399,84 |
|
lgτ |
- |
- |
- |
- |
1,061 |
1,291 |
1,508 |
1,751 |
1,953 |
2,167 |
2,382 |
2,602 |
|
ή |
- |
- |
- |
- |
0,426 |
0,402 |
0,397 |
0,386 |
0,369 |
0,336 |
0,331 |
0,305 |
|
lgή |
- |
- |
- |
- |
-0,370 |
- 0,396 |
-0,401 |
-0,413 |
- 0,433 |
- 0,474 |
- 0,480 |
- 0,516 |
|
40 |
ά |
- |
- |
- |
- |
- |
12 |
20 |
34 |
55 |
94 |
292 |
492 |
τ |
- |
- |
- |
- |
- |
13,8 |
23 |
39,1 |
63,25 |
108,1 |
170,52 |
288,12 |
|
lgτ |
- |
- |
- |
- |
- |
1,139 |
1,362 |
1,592 |
1,801 |
2,034 |
2,232 |
2,459 |
|
ή |
- |
- |
- |
- |
- |
0,283 |
0,284 |
0,268 |
0,260 |
0,247 |
0,234 |
0,220 |
|
lgή |
- |
- |
- |
- |
- |
- 0,548 |
-0,547 |
-0,572 |
- 0,585 |
- 0,607 |
- 0,631 |
- 0,657 |
|
50 |
ά |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
13 |
23 |
38 |
66 |
202 |
342 |
τ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
14,95 |
26,45 |
43,7 |
75,9 |
117,6 |
199,92 |
|
lgτ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1,175 |
1,422 |
1,640 |
1,880 |
2,070 |
2,301 |
|
ή |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,184 |
0,181 |
0,180 |
0,173 |
0,161 |
0,152 |
|
lgή |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
-0,734 |
-0,741 |
- 0,745 |
- 0,761 |
- 0,792 |
- 0,817 |
|
60 |
ά |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
10 |
17 |
28 |
49 |
78 |
252 |
τ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
11,5 |
19,55 |
32,2 |
56,35 |
89,7 |
147 |
|
lgτ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1,061 |
1,291 |
1,508 |
1,751 |
1,953 |
2,167 |
|
ή |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,142 |
0,134 |
0,132 |
0,129 |
0,123 |
0,112 |
|
lgή |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
-0,848 |
-0,873 |
- 0,878 |
- 0,890 |
- 0,910 |
- 0,951 |
|
70
|
ά |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
12 |
21 |
36 |
59 |
100 |
τ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
13,8 |
24,15 |
41,4 |
67,85 |
115 |
|
lgτ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1,140 |
1,383 |
1,617 |
1,831 |
2,061 |
|
ή |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,095 |
0,099 |
0,095 |
0,093 |
0,088 |
|
lgή |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
-1,024 |
- 1,003 |
- 1,024 |
- 1,031 |
- 1,05 |
|
80 |
ά |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
10 |
16 |
27 |
44 |
74 |
τ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
11,5 |
18,4 |
31,05 |
50,6 |
85,1 |
|
lgτ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1,061 |
1,265 |
1,492 |
1,704 |
1,930 |
|
ή |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,079 |
0,076 |
0,071 |
0,069 |
0,065 |
|
lgή |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
-1,103 |
- 1,121 |
- 1,149 |
- 1,158 |
- 1,188 |
Многие полимеры в вязкотекучем состоянии являются псевдопластичными высоковязкими жидкостями, имеющими свойства, отличные от свойств низкомолекулярных жидкостей. В процессе течения разрушается исходная структура жидкости, и с увеличением напряжения сдвига жидкость течет быстрее. Изменение структуры может происходить путем упрочнения связей между элементами, при этом вязкость растет с увеличением скорости сдвига, а скорость течения увеличивается медленнее. Особенности течения определяются строением макромолекул. Понижение вязкости при увеличении напряжения сдвига называется аномалией вязкости. Аномалия вязкости проявляется интенсивнее с увеличением жесткости макромолекулы, с большим значением молекулярной массы и низких температурах.
Зависимость lg(τ) от lg(γ) при различных температурах.
Это хорошо видно по графику. Увеличение происходит с повышением скорости сдвига или температуры. Ньютоновской вязкости не наблюдается.
Зависимость lg(η) от lg(τ) при различных температурах
При увеличении температуры и напряжения сдвига, вязкость уменьшается. Скорость течения увеличивается. Проявляется аномалия вязкости. Механизм явлений, приводящий к аномальному поведению не всегда ясен. Присутствует широкое молекулярно-массовое распределение.
Зависимость lg(η) от lg(γ) при различных температурах.
Влияние высокоэластичности на течение проявляется в возникновении в полимере при сдвиговой деформации нормальных напряжений.
ВАЙССЕНБЕРГА ЭФФЕКТ - явление, при котором при частичном погружении вращающегося вала в сосуд с жидкостью, способной к проявлению этого эффекта, последняя "собирается" к валу и начинает подниматься по нему (или продавливаться внутрь полого вала) тем интенсивнее, чем выше скорость вращения. Возникает когда в упруго-вязкой среде развиваются большие обратимые деформации сдвига.
Зависимость lg (η) от τ при различных температурах.
Находим значение ή0 и 1/Т.
T, К |
290 |
303 |
313 |
323 |
333 |
343 |
353 |
lgή0 |
-0,0885 |
-0,3844 |
-0,5516 |
-0,7278 |
-0,8514 |
-1,0078 |
-1,1017 |
1/T |
0,003448 |
-0,0033 |
-0,003195 |
-0,003096 |
-0,003003 |
-0,00291 |
-0,002833 |
ή0 |
0,815643 |
0,412667 |
0,280802 |
0,187154 |
0,140799 |
0,09822 |
0,079122 |
Зависимость ln(ηо) от 1/Т.
Находим энергию активацию. tgά=ΔH/R, где ΔH=13660,58 Дж.
Температурная зависимость вязкости определяется формулой: ή0=const*eΔH/RT
Вязкость экспоненциально зависит от температуры: ή0=AeΔH/RT
Если зависимость ln(ηо) от 1/Т не линейная, это значит, что происходит процесс распада надмолекулярной структуры при повышение температуры.
Зависимость lg γ от lg τ
Определим значение показателя степени γ: n=tgά
T, °C |
17 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
n |
1,0969 |
1,0862 |
1,0872 |
1,0743 |
1,0822 |
1,041 |
1,0957 |
Зависимость n от t
Разность между удельным и занятым объемами определяет свободный объем в полимере. Из теории свободного объема следует, что при увеличении температуры увеличивается свободный объем, что делает возможным перемещение сегментов под действием теплового движения, вследствие чего раствор может переходить в вязкотекучее состояние. Элементарный процесс течения состоит в том, что молекулы совершают скачок из положения с минимумом потенциальной энергии в соседнюю «дырку»,т.е. переходит из одного равновесного положения в другое. Сопротивление течению возникает из-за наличия потенциального барьера. В полимерах же длинные гибкие цепные молекулы не могут перемещаться как единое целое. Деформация осуществляется путем последовательного перемещения сегментов.