Кривая течения

Кривая течения является основной реологической характеристикой термопластов, которая при постоянной температуре расплава инвариантна для данного образца.

Кривая течения - функция = f () или обратная ей  = f-1(), где  - скорость сдвига, с-1; - напряжение сдвига в фиксированной точке потока, Па.

Кривую течения определяют с помощью вискозиметров различной конструкции - сдвиговых пластометров при низкой скорости сдвига (10-10 - 10-2 с-1), ротационных вискозиметров при средней скорости сдвига (10-3 - 10 с-1) и капиллярных вискозиметров при высокой скорости сдвига (10-1 - 105 с-1). Во всех приборах реализуется так называемое вискозиметрическое течение, т.е. течение  аналогичное в соответствующих системах координат простому плоскопараллельному сдвигу в декартовой системе координат.

Принципиально другим типом течения является течение растяжения - элонгационное течение. В общем случае свойства нелинейных вязкоупругих жидкостей при растяжении не могут быть определены экспериментальным путем при вискозиметрическом течении и наоборот.

При известной кривой течения для прямых каналов на участках установившегося течения могут быть вычислены напорно-расходные характеристики (зависимость давления, затрачиваемого на течение, от объемного расхода материала). Для круглой трубы формулы для их расчета имеют вид: p = 2(L/R), Q = r эффR3/4, lgэфф = lg - lg (3 + d lg/d lg), где p - давление; Q - расход материала; L и R - длина и ширина канала соответственно;  эфф - эффективная (средняя) скорость сдвига;  - напряжение сдвига на стенке канала. Формулы справедливы при d2 lgэфф / d (lg)2.

Для трубы другой формы напорно-расходные характеристики могут быть определены путем введения эффективного гидродинамического радиуса: R = 2A/П, где  А - площадь; П - периметр поперечного сечения трубы.

Зависящее от соответствующего аргумента отношение напряжения к скорости сдвига, т.е. вязкость (или функция вязкости) является мерой диссипации энергии при течении, а кривая течения может быть представлена в следующем виде:  =  () или  =  ().

Вязкость расплавов термопластов и композиций на их основе - невозрастающая функция соответствующего аргумента. Первая производная этой функции характеризует аномалию вязкости, при этом чем больше данная функция по абсолютной величине, тем более аномальной жидкостью является расплав полимера. При низкой скорости сдвига (10-10 - 10-2 с-1) для большинства расплавов гомополимеров достигается  область, в которой их вязкость перестает зависеть от  скорости сдвига. Эта инвариантная константа  материала - наибольшая ньютоновская вязкость (н) является известной характеристикой полимера. Экспериментально и теоретически доказано, что н M3.5, где M - молекулярная масса монодисперсного образца полимера, или так называемая средневязкостная молекулярная масса полидисперсного образца. Причем M = (i Mi3.51/3.5, где i и Mi - содержание и молекулярная масса i-того монодисперсного компонента полидисперсного полимера. Существует критическая молекулярная масса - постоянная для данного гомополимера (Mc), ниже которой н  M, где   1. При M < Mc перерабатывается уже не полимер, а олигомер. Наличие олигомерных фракций, состав и количество которых часто не контролируется в процессе синтеза промышленных полимеров, резко изменяет технологические свойства сырья, в частности величину и аномалию вязкости.