Свойства растворов высокомолекулярных соединений

,

где j - объемная концентрация дисперсной фазы в зоне;

h0 - динамическая вязкость дисперсионной среды;

a - коэффициент, зависящий от формы частиц.

Видоизменив, получим:

- относительная вязкость

- удельная вязкость = hотн-1

Из уравнения следует, что:

1) h пропорциональна концентрации дисперсной фазы;

2) hдисп. системы>hдисп. среды

Для концентрированных систем уравнение Эйнштейна не применимо. Это объясняется целым рядом причин:

1. В жидкости около частиц возникает макропоток, затрудняющий движение системы;

2. Сольватация частиц. Оно проявляется в увеличении объема частиц за счет адсорбции дисперсионной среды;

3. Проявление сил отталкивания между частицами, несущими одинаковые заряды. Смолуховский показал, что hзаряженных частиц больше, чем hнезаряженных.

,

где h0 – вязкость среды;

n - удельная электропроводность;

r - радиус частиц;

e - диэлектрическая проницаемость.

Структурная вязкость - вязкость структурированных систем, т.е. систем, где наблюдается явная тенденция образования пространственных молекулярных сеток между частицами дисперсной фазы. Они не подчиняются закону Ньютона и в случае образования структуры течение системы начинается лишь тогда, когда напряжение сдвига Р превысит какое-либо критическое значение , необходимое для разрушения структуры, т.е. когда начинает выполняться условие Р > . Такое течение Бингам назвал пластическим, а критическое напряжение сдвига (предельное) – пределом текучести.

- уравнение Бингама,

где h - вязкость, отвечающая пластическому течению системы или пластическая вязкость;

dU/dx – градиент скорости, если = 0, то уравнение переходит в уравнение Ньютона.

Из рис. 5.1.2.1 видно: Бингам считал, что течение начнется сразу после превышения . В этом случае

Реальные системы имеют зависимость, показанную на рис. 5.1.2.2. Причина отличия в том, что структура разрушается не сразу, а по мере увеличения градиента скорости движения жидкости. Можно различить 3 критических напряжения:

1. f – минимальный предел текучести, соответствующий началу течения (началу разрушения системы).

2. B – предел текучести по Бингаму

3. max – максимальный предел текучести, соответствующий значению Р, когда структура разрушилась полностью.

Теория Эйнштейна была использована Штаудингером для установления формулы вязкости разбавленных растворов полимеров. Для растворов, содержащих палочкообразные макромолекулы, должно соблюдаться соотношение

,

где приведенная вязкость; hуд = КМС

Удельная вязкость прямо пропорциональна концентрации и молекулярной массе полимера; К определяют независимым методом, например, по растворам полимеров с известной молекулярной массой М. Она зависит от данного гомологического ряда и растворителя; С – массовая концентрация полимера.

Уравнение справедливо лишь для полимеров с короткими жесткими цепями, которые могут сохранять палочкообразную форму. Гибкие молекулы с длинными цепями, обычно свертываются в клубок, что уменьшает сопротивление движению. При этом К изменяется и зависимость становится нелинейной.