Viszkozitás polimerek - studopediya
Az egyik legfontosabb jellemzője a polimer oldatok a nagy viszkozitású.
Folyadék viszkozitása lehet meghatározni, mint egy folyadék-ellenállás a mozgását úgy képest a másik réteg. Bármilyen mozgása egyik része a folyadék a másikra vonatkoztatott akadályozza közötti vonzóerő annak elemei. Más szóval, a folyadék viszkozitása jellemzi a súrlódás, amely akkor jelentkezik, amikor egy mozgó folyadék rétegek egymás ellen.
Alapjai elmélete viszkozitását. Egy elméleti megfontolás a folyadék viszkozitását képviseli a szerkezet nélküli folytonosság. Ha erőt fejtenek ki a folyadék, akkor elkezd folyni. A folyadékok jellemzi két fő típusú áramlás: lamináris és turbulens. Úgynevezett lamináris áramlás formájában párhuzamos rétegek nem keverednek egymással. Ez az áramlás mindaddig fennáll, amíg a nagyságát a sebességgradiensű nem túl nagy. Növelésével a folyadék sebességgradiens rétegek képeznek egy örvény, és összekeverjük. Ezekben az esetekben a lamináris áramlás turbulens lesz, és a helyzet nehéz kezelni, elméleti és kísérleti. Megítélése szerint számunkra, hogy a viszkozitás a jogszabályok csak azokra a lamináris áramlású.
Tekintsük két szomszédos háromdimenziós elemek néhány folyadék. Ha az egyik kötet elemek mozgatják a másikhoz képest hatására egy külső erő, erők közöttük felmerülő, ami megakadályozza az ilyen mozgást próbál visszatérni a kötet elemei azok egyensúlyi helyzet. Ez megakadályozza, hogy az erő az úgynevezett erő (F) belső súrlódás (húzás).
Ris.1.Opredelenie viszkozitási együtthatót h. Teljesítmény eltolódás a két elem között a h (dV / dx) × S. meghatározza, hogy ezáltal a nagysága a h
Ahhoz, hogy meghatározzuk a viszkozitást számszerűsített, lehetséges, hogy kihasználják az 1. ábra. Tegyük fel, hogy az egyik a térfogati folyadék elemek ezen az ábrán látható, dV sebességgel mozog képest a második tag. Várható, hogy a súrlódási erő arányos a relatív sebesség dv, és az érintkezési terület közötti S szomszédos térfogat elemek. Ez fordítottan arányos a
dx központjai közötti távolság ezen elemek. Az arányossági hogy kapcsolódik a súrlódási erő, és ezeket a változókat nevezzük viszkozitási együtthatóval rendelkező, vagy egyszerűen viszkozitása h. Jelöli a súrlódási erő révén F, megkapjuk:
Ez a meghatározás a viszkozitás kezdetben adott Newton. Ez egy mikroszkopikus, kifejezett mennyiségek, amelyeket nem lehet mérni. Az egység a viszkozitás Newton másodperc négyzetméterenként (N × s / m 2) vagy a Pascal másodperc (Pa * s); Mielőtt a készüléket poise viszkozitást: 1 poise = 0,1 Pa × s. Viszkozitási együtthatót az alábbi egyenlettel számítottuk (1) úgy definiáljuk, mint egy arányossági tényező, és így, független a nyomás alkalmazott az audio sebesség gradienst (egységes lamináris áramlás).
Folyékony engedelmeskedik Newton, az úgynevezett Newton. BMC megoldások általában nem. Az a tény, hogy a Navy megoldások a jelenség a áramlás meghatározza a tájékozódás a oldott makromolekulák.
Mivel az abszolút viszkozitás mérések nehéz, gyakran meghatározza a relatív viszkozitását. Amikor, hogy polimert adagolnak egy oldószerben viszkozitása h0 a az oldat viszkozitása növekszik h. Az arány a megoldás, hogy a viszkozitást és a tiszta oldószerrel viszkozitás úgynevezett relatív viszkozitás hotn. :
A relatív viszkozitás növekedése IUD oldatban képest oldószerrel viszkozitású úgynevezett fajlagos viszkozitással (HUD.), És ez egyenlő:
Relatív viszkozitás és a konkrét értékek dimenzió nélküli és függ a polimer koncentrációja, és a sebesség gradienst. De nem lehet közvetlenül kapcsolódnak a paramétereket a makromolekulák (pl formáját és méretét), ezért bevezettük a fogalmak adott és a belső viszkozitás. Fajlagos viszkozitással egységnyi koncentrációja, az úgynevezett csökkentett viszkozitás hpriv ..
Ez képlettel számítottuk ki:
ahol a C - koncentrációját polimer tömeg, g / dl.
A határérték a viszkozitást egy végtelenül híg oldatban úgynevezett belső vagy belső viszkozitása, [H]:
Kísérletileg úgy határoztuk meg, hogy ábrázoltuk a csökkentett viszkozitás (HUD / C), a különböző a polimer-koncentrációk (ábra. 2). Amint látható, a csökkentett viszkozitás lineárisan függ a polimer koncentrációja megfelelően az egyenlet Huggins :. amely lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a belső viszkozitást a polimer [h], extrapolációval a függőség nulla koncentrációra.
Ris.2.Grafik csökkentett viszkozitás koncentrációjától függően az oldat IUD
Ilyen ütemezés elegendően híg polimer megoldások egyenes vonalú jellegű. Kivetítve egyenes HUD. / C = f (C), hogy a C = 0, az ordináta lehallgatott, amely megfelel korlátozó érték a redukált viszkozitás, vagyis belső viszkozitása, [H]. A redukált és belső viszkozitást méretei inverz koncentráció, vagyis dl / g.
Inherens viszkozitás jellemzi áramlási ellenállása a folyadék áramlását a polimer molekulák. Ez függ a relatív molekulatömeg, alakja és a fajlagos térfogat a makromolekula, hogy képes megváltoztatni alakját természetétől függően az oldószer (a konformációs változás), de ez nem függ a polimer koncentrációja az oldatban, és a sebesség a kölcsönös elmozdulás folyadék rétegek.
Közötti arány a belső viszkozitás és a relatív molekulatömege a polimer. A képlet meghatározására a relatív molekulatömege a Navy javasolták Shtaudinegrom:
ahol HUD. - fajlagos viszkozitása az oldat; K - állandó cm3 / g; C - IUD koncentrációja az oldatban, g / cm 3; M - relatív molekulatömege a Navy.
Egyenletből (6): (7)
Más szóval, az arány a fajlagos viszkozitása a koncentrációja a polimer (azaz, a redukált viszkozitás) arányos a relatív molekulatömeg, és nem függ a koncentrációja az oldatban.
Ris.3.Tri koncentrációja rezsim jó oldószerek: hígítjuk (a), semidilute (b) és töményítjük, és (a).
ha 1<[h]С * £10 раствор является полуразбавленным, т.е. умеренно концентрированным. Свойства макромолекул в таких растворах существенно определяются его структурой, поскольку при этой концентрации клубки отдельных макромолекул начинают проникать друг в
Más. Semidilute oldatot jellemző a nagy sűrűségű ingadozása szegmensek azonos típusú, mint a híg
megoldásokat. Ezek az ingadozások növelésével csökken a polimer-koncentráció. Ha a koncentrációja elég magas ahhoz, a koncentráció ingadozása gyakorlatilag nem figyelhető meg. Által elfoglalt térfogat a tényleges polimer lánc válik összehasonlítható a térfogata a makromolekuláris tekercs.
Ha a [h] C * 10> oldatot erősen koncentrált. Makromolekulák egy ilyen megoldás olyan közel vannak egymáshoz, és összefonódik, hogy létrehozzák a térbeli ingadozása mesh linkeket. Az ilyen megoldások és olvadékok polimerek úgynevezett polimer folyadékok.
Jellemzően karakter az áramlás bármely folyadék jellemezheti a legjobban függése viszkozitás nyírófeszültség arányos ilyen nagyságrendű vagy nyírási sebesség.
Ábra. 4. A függőség viszkozitás nyírási sebesség. 1.2 - nenyu-newtoni folyadék; 3 - newtoni folyadék
Ábra. 4 ábrázoltuk az viszkozitását különböző folyadékok a nyírási sebesség számított Newton egyenlet. Newtoni folyadék reagál 3. görbe, a viszkozitása ilyen folyadék nem függ a nyírási sebesség. Az 1. görbe a legjellemzőbb a nem-newtoni folyadék. A viszkozitás a folyadék állandó marad csak a nagyon kis értékek a nyírási sebesség és a növekedés csökken, gyakran több nagyságrenddel. A legmagasabb viszkozitás proyav e tükröződik. Ez az úgynevezett legnagyobb newtoni viszkozitás. Ezt nevezik # 951; nb. A legalacsonyabb viszkozitási érték figyelhető meg, ha az úgynevezett alsó newtoni viszkozitása # 951; nm; viszkozitás, amelynek értéke megfelel annak a feltételnek # 951; H6> # 951;> # 951; nm. Ez az úgynevezett effektív viszkozitás. Egyes esetekben van
anomáliák viszkozitás maximális az áramlási görbe (2-es görbe).
Jellemzően, a megszűnése expozíció az oldathoz, t. E. áramlási terminációs, a viszkozitás újra értéket veszi fel # 951; nb. A hatás a reverzibilis a viszkozitás csökkenését nevezzük tixotrópia. A hatása növeli a viszkozitását a reverzibilis (2-es görbe) nevezzük dilatáció.
A függőség oldatviszkozitás a polimerek koncentrációja ábrán adtuk meg. 5. Látható, hogy a görbe van osztva több szakaszok, amelyek mindegyike jellemző a további, erős koncentrációfüggéséből viszkozitás.
Régió „a” megfelel a híg polimer oldatokat, ha a [# 951] 1, az ilyen oldatokat úgy viselkednek, mint a newtoni folyadék, így a fizikai állapot jellemzi, mint a viszkózus newtoni.
Régió „b” megfelel a mérsékelten koncentrált oldatok, melyek [# 951] 10. Az átállítást viszkozitásuk növekvő nyírási stressz vagy reverzibilis megsemmisítése elmagyarázott struktúra tagjai összekuszált makromolekulák (tixotrópia), vagy éppen ellenkezőleg, átrendeződés szerkezet, ami annak kikeményítése alatt viszonylag alacsony nyírási feszültségek (dilatáció). Kommunikáció oldatviszkozitása a szerkezet tükröződik a meghatározása fizikai állapota a szakterületen, amelyre jellemző, hogy egy szerkezetileg viszkózus.
Ábra. 5. A logaritmusa maximális viszkozitás a tömény polimer oldatot a koncentráció logaritmusát
Régió „a” kifejezés koncentrált oldatok polimerek, amelyekre [# 951] C> 10, a fizikai állapot alapvetően eltér a fentiekből, hogy látható a jelenlétében kétféle törzs - irreverzibilis (áramlás) és reverzibilis (elasztikus). A megjelenése az utóbbi következménye a kialakulása egy folytonos háromdimenziós ingadozás (mobil) hálózat-ki makromolekulák elkötelezettség.
Így a koncentrációnak a viszkozitás megfelel hatványfüggvény:
ahol n koncentrációjától függ. A mező "és a" n = 1, a "b" - 1 Kapcsolódó cikkek