Розчини ВМС із анізометричними частинками

Розчини ВМС із анізометричними частинками не підпорядковуються основним законам в’язкої течії (законам Ньютона й Пуазейля), виявляючи так звану аномальну в’язкість. В’язкість розчину зменшується зі збільшенням тиску, при якому відбувається течія рідини. У розбавлених розчинах падіння в’язкості з ростом тиску залежить від форми макромолекул.. В’язкість розчинів ВМС також залежить і від концентрації розчину, але ця залежність не підпорядковується рівнянню Ейнштейна.

Зі збільшенням концентрації дисперсної фази зростає взаємодія між частинками і спостерігаються відхилення від рівняння Ейнштейна, що зумовлено взаємодією частинок і, як наслідок, структуроутворенням.

У більш концентрованих розчинах полімерів під дією міжмолекулярних сил утворюються просторові структурні сітки, які збільшують в’язкість розчину. При підвищенні тиску структурні сітки руйнуються й в’язкість розчинів падає доти, поки вся структура не зруйнується. Після цього розчин тече, підпорядковуючись законам Ньютона й Пуазейля. Отже, концентровані розчини ВМС мають структурну в’язкість.

З підвищенням молекулярної маси збільшується довжина макромолекул, вони стають більш гнучкими й чинять менший опір потоку.

Рівняння Г. Штаудінгера для розрахунку питомої в’язкості ηпит розбавлених розчинів полімерів із жорсткими молекулами:

(1)

де K — константа для даного полімергомологічного ряду в даному розчиннику; М — молекулярна маса полімеру; с — масова концентрація розчину полімеру.

При цьому

(2)

де η0, η — в’язкість розчинника й розчину відповідно.

З рівняння 1 випливає, що приведена в’язкість (ηпр) дорівнює:

(3)

Однак для більшості розчинів полімерів приведена в’язкість лінійно зростає зі збільшенням концентрації. відрізок, що від тинає пряма на осі ординат ηпр, називається характеристичною в’язкістю [η] (рис. 1).

Рис. 1. Залежність