14 мая 2018г.
Исследование реологических характеристик водных растворов ПВС различной молекулярной массы показало, что реологические кривые течения образуют область неньютоновского поведения в диапазоне скоростей сдвига от 10-2 с-1 до 101 с-1. Вследствие того, что данный эффект возможен только в дисперсных системах, в работе рассматриваются вопросы структурообразования в системе ПВС - вода различной молекулярной массы с использованием метода динамического светорассеивания , проведенного на устройстве Zetasizer Nano ZS в интервале температур 10 °С -70 °С , что соответствует области метастабильности на диаграмме состояния. Проводится теоретический анализ диффузионного уравнения перемещения многосегментной макромолекулы ПВС с учетом внутренней вязкости. Полученные экспериментальные данные по светорассеянию показали, что в системе поливиниловый спирт – вода содержатся нерастворенные частицы, которые изменяют свой размер при изменении температуры (Рис.1).
Причем наблюдается определенная зависимость от молекулярной массы. Чем выше молекулярная масса, тем большего размера частицы обнаруживаются в дисперсной системе. Кроме того, установлено, что при повышении температуры размер дисперсных частиц увеличивается, что можно объяснить набуханием макромолекулы поливинилового спирта и вследствие этого увеличение в размере молекулярного клубка.
Как известно, наличие внутренней вязкости в цепи макромолекулы (или её кинетическая жесткость) и вязкость растворителя должны оказывать существенное влияние на угол ориентации сегментов макромолекулы в растворе при течении [1-5]. Кроме того, величина угла ориентации зависит не только от вязкости растворителя, молекулярной массы, температуры, но и от внутренней вязкости полимерной цепи. В дисперсной системе наряду с внутренней вязкостью цепи макромолекулы несвёрнутой в клубок или глобулу необходимо учитывать вклад в общий диссипативный процесс течении ещё и внутреннюю вязкость внутри глобулы и сопротивление течению глобулы в общем потоке. При рассмотрении диффузионного уравнения перемещения гибкой макромолекулы в растворе проводилось последовательное введение сил внутреннего трения, как при растяжении цепи макромолекулы, так и с заторможенность вращения каждой цепи относительно соседних макромолекул. Для плоской многосегментной цепи имеет квадратичную зависимость как от скорости растяжения цепи макромолекулы по направлению течения, так и от угла ориентации сегмента по отношению к направлению течения. В данной модели не учитывается влияние внутренней вязкости глобулы и её размеров относительно объёма занимаемого отдельным сегментом макромолекулы в приближении бусинок распределенных по цепи. В этом случае, необходимо рассматривать процесс с учетом возможности гидродинамической проницаемости клубка. Проведенные расчеты показывают,
что для цепи не входящей в клубок внутренняя вязкость
пропорциональна молекулярной массе полимера, а для цепи входящей в клубок – внутренняя вязкость имеет степенную зависимость с показателем степени меньше единицы.
Список литературы
1.
Будтов В.П., Готлиб Ю.А. // ВМС 1965, Т.7, №3, С.478.
2.
Готлиб Ю.А., Будтов В.П. // Вестник ЛГУ 1964, №16, С.88.
3.
Готлиб Ю.А. Светлов Ю.Е. // ВМС 1964. Т.6, С.771.
4.
Каргин В.А., Слонимский Г.Л. ДАН СССР 1948, Т.62, С.239.
5.
Цветков В.Н., Будтов В.П. // ВМС 1964, №6, С.1209
