Аномальна в’язкість розчинів

Розчини ВМС тільки при дуже великих розведеннях (~ 0,01%) підкоряються законам Ньютона і Пуазейля. Характерною особливістю розчинів ВМС є їх висока в’язкість в порівнянні з чистим розчинником навіть при малих концентраціях.

В’язкістю (внутрішнім тертям) називають властивість рідин чинити опір дії зовнішніх сил, що викликають їх перебіг. Крім цього розчини ВМС не є ньютоновскими рідинами, оскільки величина їх в’язкості (η) залежить від напруги зсуву (р) – відносини тангенциально прикладеної до зразка сили до одиниці поверхні (рис. 14.7).

Причини аномалії в’язкості полягають у наявності структурної в’язкості у подібних систем. Структурна в’язкість – це додаткова в’язкість, обумовлена ​​додатковим опором течією з боку внутрішніх надмолекулярних просторових структур – сіток, ниток, великих крапель емульсій. В’язкість таких систем не залишається постійною при збільшенні напруги зсуву, а різко падає, поки не досягає постійної величини, але на більш низькому рівні внаслідок руйнування структури (рис. 14.8).

Особливо сильно це властивість проявляється у полімерів з довгими лінійними молекулами, наприклад у каучуку. Розчини полімерів з тією ж молекулярною масою, але зі сферичною формою молекул мають меншу в’язкість. Звідси випливає, що в’язкість розчинів полімерів зростає пропорційно асиметрії їх молекул. При однаковій хімічній структурі в’язкість зростає зі збільшенням молекулярної маси. Вона залежить також від концентрації полімеру і міжмолекулярних сил взаємодії.

Область сталості в’язкості аномально в’язких рідин називають псевдопластичних областю. Подальше підвищення напруги зсуву викликає збільшення коефіцієнта в’язкості, що пов’язано з турбулентністю.

Експериментальні дані показують, що колоїдні аномально в’язкі системи можуть текти і при дуже малих тисках і при цьому

в’язкість залишається постійною, але дуже високою. Таке протягом називають повзучістю.

Збільшення тиску різко знижує в’язкість повзучих систем, поки не настає друга область сталості в’язкості – псевдопластичних.

Аномалії в’язкості викликаються рядом причин.

1. Структуроутворення – процес агрегації частинок колоїдних розчинів, суспензій, розчинів ВМС і утворення просторових легкоразрушімих структур.

2. Зміна орієнтації в потоці частинок видовженої форми і макромолекул при збільшенні градієнта швидкості.

3. Деформація клубків макромолекул полімеру або крапель емульсій в потоці.

З підвищенням температури в’язкість структурованих систем різко зменшується за рахунок руйнування структури. При зниженні температури частка структурної в’язкості значно збільшується.

Посилання на основну публікацію