Ориентация макромолекул при течении полимера. Структурная вязкость

Графические зависимости скорости относительного сдвига и вязкости от напряжения сдвига показаны на рис. 28, 29. Они построены согласно уравнению 

S-образный ход кривой обусловлен зависимостью вязкости от скорости течения полимера.

Вязкость – это сопротивление полимера сдвигу, или его внутреннее трение.

При низких скоростях течения  дезориентация кинетических сегментов протекает быстрее, чем ориентация макромолекул. Макромолекулы перемещаются без ориентации, и полимер ведет себя как низкомолекулярная жидкость, что соответствует ньютоновскому течению.

При дальнейшем увеличении  ориентация макромолекул происходит быстро. Равновесная степень ориентации соответствует максимальному распрямлению цепей, поэтому влиянием дезориентирующего действия кинетического движения сегментов можно пренебречь.

Дальнейшее повышение скорости течения перестает влиять на вязкость расплава – система вновь подчиняется закону вязкости Ньютона. В  реальных процессах течения полимеров вязкость зависит от скорости течения, т.е. не подчиняется закону Ньютона. Вязкость, изменяющаяся в зависимости от напряжения и скорости сдвига, называется эффективной, или структурной вязкостью. Жидкости, у которых напряжение сдвига изменяется непропорционально скорости сдвига, называются неньютоновскими жидкостями. 

Деформирование вызывает разрушение надмолекулярной структуры, разворачивание и ориентацию макромолекул в направлении течения.

Коэффициент вязкости η зависит от молекулярной массы и температуры: он растет с увеличением молекулярной массы и понижением температуры.

Согласно формуле Френкеля-Эйринга-Аррениуса

где А – предэкспонента, зависящая от молекулярной массы; U – энергия активации вязкого течения; R – газовая постоянная; Т – температура.