Реология расплавов и растворов полимеров, страница 14

Необходимо также отметить, что чем больше γ˙, тем большая деформация успевает развиться за тот промежуток времени, в течение которого устанавливается динамическое равновесие процессов распада и структурирования флуктуационной сетки. Поэтому с ростом γ˙ растет величина деформации, при которой начинается установившийся процесс течения. Обычно выход на режим установившегося течения наступает при γ от нескольких сотен до нескольких тысяч процентов. На соотношение необратимой и эластической составляющей в общей величине деформации в режиме γ˙=const влияет не только скорость деформации, но и температура. С повышением температуры уменьшается вязкость материала, что облегчает перемещение макромолекул относительно друг друга.

Влияние высокоэластичности на течение полимеров проявляется не только в режиме, переходном к установившемуся течению. Высокоэластичность проявляется и в режиме установившегося течения в виде нарушения регулярности струи расплава, выходящей из капилляра вискозиметра. Это явление, получившее название эластической турбулентности, имеет огромное значение для практики переработки полимеров.

При увеличении давления на полимер в капиллярном вискозиметре наступает момент, когда гладкая цилиндрическая струя полимера, из отверстия капилляра, становится шероховатой, затем с повышением давления искривляется и становится, наконец, винтообразной. В промышленности такое искривление струи, выходящей из головки экструдера, приводит к браку и к необходимости уменьшать скорость экструзии. Искажение струи происходит при скоростях течения, значительно меньших, чем те, которые обусловили появление турбулентности в неэластичной жидкости. Критерий Рейнольдса, рассчитанный для струи полимера, значительно меньше его критического значения.

Можно предполагать, что с ростом напряжения сдвига увеличивается высокоэластическая деформация расплава, приводящая к ориентации макромолекул вдоль потока. В ориентированном материале взаимодействие между макромолекулами возрастает настолько, что может привести к нарушению взаимодействия полимера со стенкой капилляра и к отрыву струи от стенки. Отрывы эти происходят не равномерно по всей длине капилляра, а лишь в отдельных его местах. Отрыв струи от стенки ведет к релаксации напряжений на близлежащем участке струи, уменьшению ориентации макромолекул и восстановлению контакта струи со стенкой. Возникающие в разных местах отрывы струи от стенки капилляра создают пульсацию напряжений, действующих вдоль потока, а это, в свою очередь, ведет к нарушению регулярности струи или даже возникновению макроразрывов.