【Основы терминологии в области полимеров и материалов — 011】: Термины, связанные с полимерами

Давайте учиться ещё немного, спасибо автору за обмен! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

Какова связь между динамической вязкостью и специфической вязкостью?

Параметр динамической вязкости: определяется как сила внутреннего трения, возникающая при относительном движении двух слоев жидкости площадью по 1 м², расположенных на расстоянии 1 м друг от друга, со скоростью 1 м/с. Единица измерения: Н•с/м² (ньютон-секунда на квадратный метр), что также равно Па•с (паскаль-секунда). Физическая величина, характеризующая степень вязкости жидкости, обозначается как μ. Значение вязкости численно равно силе сдвига, действующей на жидкость при единице градиента скорости. Градиент скорости также представляет собой степень углового искривления при движении жидкости; следовательно, вязкость также характеризует соотношение между силой сдвига и степенью углового искривления. В Международной системе единиц единицей вязкости является паскаль·секунда. Иногда также используются паскаль-секунда или центипаскаль (1 паскаль-секунда = 10⁻¹ Па·с, 1 центипаскаль = 10⁻² паскаль-секунды). Вязкость является свойством жидкости; у разных жидкостей значения вязкости различаются. Вязкость однородной жидкости сильно зависит от температуры, в то время как практически не зависит от давления. Вязкость газа увеличивается с повышением температуры, а у жидкости — снижается. Вязкость можно определить экспериментальным путем, а также измерить с помощью визкометра. Во многих формулах гидродинамики вязкость часто выражается в виде соотношения μ/ρ, где ρ — плотность. Поэтому определяется величина v = μ/ρ. Поскольку единицы измерения v — м²/с, что являются кинематическими единицами, такую вязкость называют кинематической вязкостью. Для ньютоновских жидкостей отношение сдвигового напряжения к скорости сдвига является константой; эта величина называется ньютоновской вязкостью. У неньютоновских жидкостей отношение сдвигового напряжения к скорости сдвига изменяется в зависимости от самих сдвиговых напряжений. Вязкость, получаемая в таких условиях, называется «призматической вязкостью» при соответствующем сдвиговом напряжении. Пластмассы относятся ко второму типу жидкостей. Приборы для измерения: ротационный реометр, капиллярный реометр. Характеристическая вязкость. Определение: при низкой концентрации раствора полимера логарифм относительной вязкости деленный на массовую концентрацию раствора полимера представляет собой характеристическую вязкость данного полимера. Определение интринсической вязкости заключается в том, что это «относительная концентрационная вязкость» (ηsp/c) или относительная логарифмическая концентрационная вязкость (lnηr/c), при условии, что концентрация раствора полимера стремится к нулю. То есть: limc→0 ηsp/c=lnηr/c= Значение интринсической вязкости зависит от относительной молекулярной массы и структуры полимера, а также от температуры раствора и свойств растворителя. При постоянных температуре и растворителе для одного и того же полимера значение его интринсической вязкости определяется исключительно его относительной молекулярной массой. Следовательно, если удастся установить количественную зависимость между относительной молекулярной массой и специфической вязкостью, то можно будет определить относительную молекулярную массу полимера путем измерения его специфической вязкости. При постоянстве растворителя и температуры зависимость между относительной молекулярной массой и коэффициентом вязкости полимеров с одинаковой молекулярной структурой может быть определена с помощью уравнения Марка-Хоувинкса, а именно: =kMa. Приборы для измерения: визкометр Уэббера, капиллярный визкометр

Показательная вязкость — это относительная концентрационная вязкость раствора при его бесконечном разбавлении； Абсолютная вязкость — это обычная вязкость; определить абсолютную вязкость жидкости непосредственно экспериментальным путем довольно сложно. Обычно определяется относительная вязкость жидкости по сравнению со стандартной жидкостью (например, водой); зная вязкость стандартной жидкости, можно вычислить абсолютную вязкость исследуемой жидкости. Свойства абсолютной вязкости: ранее вязкость жидкостей, выражаемую в единицах динамической вязкости системы сантиметр·грамм·секунда — «поуз», или в её дробных единицах — «центипоуз», ошибочно называли абсолютной вязкостью. На самом деле это и есть динамическая вязкость. Его определение не зависит от используемой единицы измерения (бар или единица СИ паскаль·секунда). См. динамическую вязкость. Жидкость, вязкость которой не изменяется под действием силы сдвига и скорости сдвига, называется ньютоновской жидкостью. Растворы низкомолекулярных соединений и разбавленные растворы полимеров являются ньютоновскими жидкостями. Ее вязкость называется абсолютной вязкостью.

Между характерным числом вязкости полимеров и их молекулярной массой существует определенная зависимость. Эту зависимость можно выразить с помощью уравнения Марк-Хоувинк-Сакурада: η* = KMα. О, здесь плохо видно — там, сзади, стоит степень. Это значение представляет собой экстраполяцию концентрационной вязкости при приближении концентрации к нулю; оно называется характерным числом вязкости. Значение α различается для разных систем; его можно найти в справочниках

Прочность на сдвиг равна отношению силы сдвига к коэффициенту сдвигового деформирования. Вязкость при нулевом сдвиге: молекулы в полимерных растворах или полимеры в расплавленном состоянии напоминают кучу мягких, переплетенных друг с другом нитей. Хотя каждая молекулярная цепь пытается двигаться, точки переплетения между цепями способствуют поддержанию стабильности их структуры. Поэтому на начальном этапе небольшая сила сдвига не может превысить прочность конструкции, и та остается целой. Это происходит благодаря высокой вязкости, характерной для ньютоновских жидкостей (вязкость остается постоянной, не меняясь при изменении скорости сдвига). Поэтому такую вязкость называют «вязкостью при нулевой скорости сдвига». Проще говоря, это вязкость при скорости сдвига, равной нулю; её обычно обозначают как η0. В экспериментах её невозможно измерить напрямую, поэтому приходится использовать оценки на основе вязкости при очень низкой скорости сдвига. Поверхностная вязкость — это отношение силы сдвига, соответствующей любой точке на кривой сила сдвига–скорость сдвига для неньютоновской жидкости, к скорости сдвига. Характеристическая вязкость — это вид вязкости полимерных растворов, обычно выражаемый как значение относительной вязкости раствора при снижении концентрации до 0/c. На практике часто рассчитывают среднюю молекулярную массу полимеров (с использованием уравнения Марк-Хоувинк); единицей измерения является обратная величина концентрации – dL/г, mL/г и т. д. Скорость сдвиговой вязкости представляет собой показатель сопротивления трению, с которым сталкивается расплав полимера в процессе обработки. Чем выше скорость сдвиговой вязкости, тем хуже поддаётся расплав движению под действием сдвиговых сил. Нулевая скорость сцепления характеризует сопротивление, с которым сталкивается течение полимерного расплава при низких скоростях сдвига. Как правило, в таких условиях течение расплава соответствует законам поведения новтоновских жидкостей.