ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Дать определение термина "вязкость жидкости". Как связана эта характеристика со скоростью протекания релаксационных процессов в жидкостях?

2. Назвать виды аномалии вязкостных свойств и дать им краткую характеристику.

3. В чем заключаются эффекты тиксотропии и антитиксотропии полимеров, находящихся в вязкотекучем состоянии?

4. Привести реограммы ньютоновской и псевдопластичной жидкостей и дать им характеристику.

5. Какая физическая характеристика концентрированных растворов и расплавов полимеров называется эффективной вязкостью?

6. Какие физические и физико-химические факторы обусловливают проявление аномалии вязкостных свойств концентрированных растворов и расплавов полимеров?

7. Назвать и описать методы определения индекса течения и.

8. Чем объясняется влияние геометрических размеров (длины и радиуса) капилляра на полученные значения η_эф при постоянстве расхода жидкости?

9. Чем обусловлены и как оцениваются входовые эффекты в процессе течения растворов и расплавов полимеров?

10. В чем заключается физическая сущность эффекта Барруса?

11. В чем заключается физическая сущность эффекта Вайссенберга?

12. В чем заключается физическая сущность явления тиксотропии концентрированных растворов и расплавов волокнообразующих полимеров?

13. Какими параметрами можно оценить аномалию вязкостных свойств аномально вязких жидкостей?

14. Какие физические факторы обусловливают явление эластической турбулентности?

15. В чем заключается физическая сущность понятия действующего объема в процессе течения концентрированных растворов и расплавов полимеров при больших и малых напряжениях сдвига?

16. В чем заключается физическая сущность понятия "свободный объем"?

17. Привести краткое описание моделей структуры концентрированных растворов и расплавов полимеров:

• а) теории "зацеплений" ("молекулярного войлока");

205

• б) теории "флуктуационных ассоциатов".

18. Почему применительно к растворам и расплавам полимеров температурная зависимость эффективной вязкости может быть определена как кажущаяся энергия активации вязкого течения?

19. Какие физические характеристики полимерных систем могут быть определены как релаксационные?

20. Почему различаются величины кажущейся энергии активации вязкого течения полимерных жидкостей, определенные при τ = const и при = const?

21. Что называется действующим объемом? Почему эта характеристика полимеров, находящихся в вязкотекучем состоянии, изменяется при изменении τ, и T?

22. От каких физико-химических факторов зависит величина кажущейся энергии активации вязкого течения?

23. Объяснить влияние концентрации полимера и термодинамического качества растворителя на эффективную вязкость следующих концентрированных растворов: а) вискозы; б) раствора полиакрилонитрила; в) растворов вторичных ацетатов целлюлозы; г) щелочных растворов карбоксиметилцеллюлозы.

24. Как влияет молекулярная масса полимера на эффективную вязкость и аномалию вязкостных свойств расплавов полимеров;

25. Вычислить параметры тиксотропии двух образцов полиуретана, если макромолекулы одного содержат 10% (мас.), а второго - 25% (мас.) полиэтиленоксидных звеньев со степенью полимеризации 10. Молекулярная масса обоих образцов одинакова (M_w = 35000). Градиент скорости сдвига при течении равен 2 с^-1. В результате вискозиметрических измерений было установлено, что при деформировании образца в 4 раза значения напряжения сдвига τ достигают максимума, а при растяжении на 650% - снижаются до минимального уровня и дальше остаются постоянными:

Образец	τmax, Па	τmin, Па
1	6·104	3,3·102
2	2,7·103	1,7·102

26. Вычислить степень структурирования следующих полимерных систем в вязкотекучем состоянии:

206

27. Как влияет разветвленность макромолекул на эффективную вязкость и аномалию вязкостных свойств расплавов полимеров?

28. Как влияет молекулярно-массовое распределение (ММР) полимера на эффективную вязкость и аномалию вязкостных свойств концентрированных растворов и расплавов полимеров?

29. В какой из полимерных систем аномалия вязкостных свойств проявляется в большей степени и почему?

Система	Характеристика системы
Вискоза (8,5% α-целлюлозы)	а) Концентрация щелочи 5,5% б) Концентрация щелочи 7,0%
Вискоза (8% α-целлюлозы)	а) Вязкость вискозы "по шарику" 80 с Вязкость 1%-го раствора целлюлозы в медно-аммиачном растворе 15 МПа·с б) Вязкость вискозы "по шарику" 110 с Вязкость 1%-го раствора целлюлозы в медно-аммиачном растворе 17 МПа·с
Вторичная ацетилцеллюлоза в ацетоне (концентрация полимера 25%)	а) Вязкость раствора "по шарику" 480 с; ηуд = 0,52 (0,25%-й раствор) б) Вязкость раствора "по шарику" 470 с; ηуд = 0,49 (0,25%-й раствор)
То же (ηуд = const)	а) Содержание воды в ацетоне 0,1% б) Содержание воды в ацетоне 5,3%
Полиакрилонитрил в ДМФ (концентрация полимера 15%)	а) Вязкость раствора "по шарику" 220 с; ηуд = 0,87 (0,5%-й раствор в ДМФ) б) Вязкость раствора "по шарику" 300 с; ηуд = 0,82 (0,5%-й раствор в ДМФ)
Полиакрилонитрил концентрация полимера 12%; (ηуд = const)	а) Растворитель - ДМФ б) Растворитель - 51,5%-й водный раствор NaCNS
Поликапроамид Mw = 25000	Температура расплава: а) 240°С; б) 260°С
Полиэтилентерефталат Mw = 27600	Температура расплава: а) 265°С; б) 293°С

207

30. Вычислить среднюю скорость движения струи неньютоновской жидкости, экструдируемой через капилляр радиусом 0,35 мм, при расходе 20 см³/мин для концентрированных растворов и расплавов полимеров, приведенных в задаче 31.

31. Определить индекс течения п по реограммам следующих растворов и расплавов волокнообразующих полимеров:

32. Определить входовый эффект т при экструзии раствора ПАН 15% (мас.) в ДМФ через капилляры, входные отверстия у которых цилиндрические и конические. В обоих случаях диаметр капилляра 0,2 мм. Перепады давления раствора при течении через капилляры характеризуются следующими величинами:

33. Вычислить значение функции приведения а_T в уравнении ВЛФ для следующих аморфных полимеров:

• поливинилхлорид при Т = 135°С;
• вторичный ацетат целлюлозы при Т = 205°С;

208

• поликапроамид при 220°С;
• полиэтилентерефталат при 260°С,

если в качестве температуры приведения выбрана Т_с. Значения Т_с соответствующих волокнообразующих полимеров взять из справочных таблиц.

34. Вычислить величину кажущейся энергии активации вязкого течения ΔЕ_р следующих концентрированных растворов и расплавов волокнообразующих полимеров из результатов изучения температурной зависимости η₀:

35. Вычислить величину разбухания струи (эффект Барруса) при истечении расплавов и концентрированных растворов полимеров в условиях, описанных в задаче 31.

36. Определить величину действующего объема V

*

д

при напряжении сдвига τ = 500 Па для концентрированных растворов и расплавов волокнообразующих полимеров, условия течения которых приведены в задаче 31.

37. Вычислить вероятное значение η₀ следующих концентрированных растворов волокнообразующих полимеров, если известны величины η₀ при концентрациях С₁ (I) и С₂ (II):

209

Продолжение таблицы

38. Вычислить максимальную ньютоновскую вязкость η₀ следующих волокнообразующих полимеров в вязкотекучем состоянии:

• поливинилхлорида при 170°С;
• поликапроамида при 250°С;
• полипропилена при 180°С;
• полиэтилентерефталата при 290°С;
• полистирола при 230°С.

39. Вычислить изменение эффективности η_эф при τ = 5 Па в изотермических условиях концентрированных растворов и расплавов полимеров при увеличении M_w от (М_w)₁ до (M_w)₂:

210