Низкочастотные вязкоупругие свойства полимерных жидкостей

• Автор: Дембелова, Туяна Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 250 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА
§ 1Л. Современное представление о жидком состоянии
§ 1.2. Вязкоупругие свойства жидкостей
§1.3. Обзор экспериментальных исследований вязкоупругих свойств
простых И ПОЛИМЕРНЫХ жидкостей
§ 1.4. Исследования низкочастотной сдвиговой упругости жидкостей
Выводы
ГЛАВА II. АКУСТИЧЕСКИ РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ НИЗКОЧАСТОТНОЙ СДВИГОВОЙ УПРУГОСТИ ЖИДКОСТЕЙ
§ 2.1. Теория резонансного метода исследования
2.1.1. Анализ общего решения задачи пьезокварц - прослойка жидкости -накладка и вывод расчетных формул
2.1.2. Учет влияния асимметрии колебательной системы на измерения
сдвиговой упругости жидкостей резонансным методом
§ 2/2. МЕТОДИКА исследования
2.2.1. Экспериментальная установка
2.2.2. Оптическая установка для измерения толщины прослойки жидкости
2.2.3. Подготовка рабочих элементов
§2.3. Влияние смачиваемости поверхности пьезокварца на измеряемый модуль
упругости жидкостей
§ 2.4. Анализ погрешностей эксперимента
Выводы
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НИЗКОЧАСТОТНОГО МОДУЛЯ СДВИГА ПОЛИМЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
§ 3.1. Исследование гомологического ряда полиметилсилоксановых
жидкостей
§ 3.2. Исследование гомологического ряда полиэтилсилоксановых
жидкостей
§3.3. Исследование температурной зависимости вязкоупругих свойств
полиэтилсилоксановых жидкостей
§ 3.4. Анализ экспериментальных результатов
Выводы
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ПРЕДЕЛЬНО МАЛЫХ ГРАДИЕНТАХ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ
§4.1. Измерение амплитуды колебания пьезокварца методом ИНТЕРФЕРОМЕТРА ФАБРИ- ПЕРО

§ 4.2. Зависимость модуля сдвига жидкостей от величины
СДВИГОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ
§4.3. Зависимость модуля сдвига полиэтилсилоксановых жидкостей
ПЭС-1 и ПЭС-2 от величины сдвиговой деформации
§4.4. Зависимость модуля сдвига синтетического масла РЖ
от величины сдвиговой деформации
§4.5. Зависимость модуля сдвига коллоидных суспензий наночастиц
от величины сдвиговой деформации
Выводы
ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ПРЕДЕЛЬНО МАЛЫХ ГРАДИЕНТАХ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ
§5.1. Методика исследования и экспериментальная установка
§ 5.2. Результаты экспериментальных исследований и их анализ
§5.3. Измерение гистерезиса вязкого течения при предельно малых
градиентах скорости течения
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Известно, что развитие теории жидкости значительно отстает по сравнению с теориями газов и твердого тела. В этой связи исследования физических свойств жидкостей и накопление соответствующих данных имеет фундаментальное значение для формирования представлений о природе жидкого состояния вещества. Одним из действенных методов в этом направлении является изучение реакции жидкости на динамические возмущения, например, на сдвиговое воздействие с определенной частотой. Согласно классическим теориям, сдвиговая упругость жидкостей может быть обнаружена только при частотах 109 Гц и выше, сравнимых с частотой перескоков отдельных частиц жидкости. Однако, в работах У.Б.Базарона, Б.В.Дерягина, А.В.Булгадаева было обнаружено, что жидкости независимо от их вязкости и теплофизических свойств обладают сдвиговой упругостью при частоте сдвиговых колебаний порядка 103 Гц. Это означает, что в жидкости имеется низкочастотный вязкоупругий релаксационный процесс с периодом релаксации, намного превышающим время оседлой жизни частицы жидкости. Возможно, он обусловлен коллективным взаимодействием больших групп молекул. Было показано, что тангенс угла механических потерь для всех исследованных жидкостей меньше единицы. В соответствии с реологической моделью Максвелла это означает, что частота релаксации этого процесса ниже частоты эксперимента. Исследования зависимости модуля сдвига от величины угла сдвиговой деформации показали, что сдвиговая упругость у жидкостей уменьшается с увеличением угла сдвиговой деформации. Аналогичным образом ведет себя и вязкость, рассчитанная по реологической модели Максвелла. При малых углах сдвига (7'-12') существует область линейной упругости, подчиняющаяся закону Гука. Этой области может соответствовать особая структура жидкости, разрушающаяся с увеличением угла деформации. Поэтому для полного понимания механизма данного низкочастотного вязкоупругого

Палочкообразные вращающиеся частицы можно рассматривать как микромешалки, создающие около себя дополнительные гидродинамические потоки. При этом объем вращения превышает объем самой частицы. Для дисперсных систем с частицами, имеющими форму эллипсоида с размерами / и с1, применимо уравнение Куна:
где/- отношение полуосей эллипсоида,/= l/d.
Из вышеприведенного выражения следует, что чем сильнее форма частицы отличается от сферической, тем выше вязкость коллоидного раствора при одном и том же значении объемной доли [47].
М. Смолуховским установлено, что вязкость коллоидных растворов зависит от величины электрокинетического потенциала £ Это явление получило название электровязкостного эффекта, который появляется и исчезает вместе с электрокинетическим потенциалом. Согласно уравнению Смолуховского увеличение эффективного радиуса частицы г приводит к понижению вязкости:
где ср - объемная доля дисперсной фазы, а - коэффициент, зависящий от формы частиц, х — удельная электропроводность, е - диэлектрическая проницаемость среды. Уравнения Ванда и Куна для коллоидных систем со сферическими частицами, а уравнение Смолуховского при отсутствии электровязкостного эффекта, преобразуются в уравнение Эйнштейна (1.2.6).
Одной из отличительных особенностей высокомолекулярных соединений является гибкость их молекул, которые способны в растворах принимать различную форму в пределах от свернутого клубка до вытянутой палочки. Это обуславливает наличие у полимеров высокоэластических свойств. Зависимость вязкости от концентрации растворов полимеров часто не подчиняется