Тема: РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ЭФИРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Исследованию реологического поведения жидкокристаллических лиотропных полимерных систем посвящено довольно много работ [1-4]. В реологии ЖК полимерных систем существуют две в известной мере самостоятельные задачи: оценка молекулярной подвижности как меры локальных релаксационных свойств системы и определение ее макроскопических реологических характеристик. Если первая из этих задач важна с точки зрения предсказания эффектов ориентации и переориентации, связанных с действием механических и электромагнитных полей, то вторая имеет определяющее значение для количественного описания течения ЖК-полимеров в процессах формирования из них волокон и пленок. Вообще говоря, эти задачи связаны между собой. Известно [1,4], что на концентрационных и температурных зависимостях вязкости имеются максимумы в области перехода в ЖК-состояние, между тем как детали этих зависимостей для величин вязкости, измеренных при разных значениях напряжения сдвига, как до перехода, так и после него остаются неизвестными. Еще более неопределенны наши знания об активационных характеристиках течения таких растворов в области изотропных и анизотропных составов. Установлено, что энергия активации течения для ЖК -растворов ниже, однако каким образом происходит переход от течения с одним механизмом перемещения в потоке кинетических элементов к течению с иным механизмом и каковы количественные соотношения между температурными коэффициентами вязкости для конкретных растворов - неясно.
Среди жидкокристаллических систем на основе полимеров следует выделить растворы производных целлюлозы. Интенсивное исследование ЖК-состояния производных целлюлозы во многом объясняется тем обстоятельством, что целлюлоза является недефицитным, широко распространенным природным полимером. Растворы производных целлюлозы являются удобными системами с точки зрения регистрации температур фазовых переходов, которые находятся в приемлемой для реометрических исследований области.
В этой связи целью данной работы явилось детальное исследование реологических свойств растворов гидроксиэтил-, гидроксипропил- и карбоксиметилцеллюлозы, в которых реализуются ЖК-фазовые переходы и расчёт из реологических данных величин энтальпий активации течения растворов для определения концентрации образования анизотропной фазы в растворах. Для сопоставления поведения растворов и вязкостных характеристик в различных режимах деформирования проведены эксперименты в условиях установившегося вязкого течения и в режиме гармонического нагружения.
Купить

1. Исследованы реологические свойства растворов карбоксиметилцеллюлозы в воде, гидроксиэтилцеллюлозы в ДМФА и гидроксипропилцеллюлозы в ДМСО и этаноле в динамическом режиме с разверткой по частоте и в режиме стационарного сдвига.
2. Обнаружено, что вязкость растворов ГПЦ в этаноле выше таковой для растворов в ДМСО, что связано с большей полярностью ДМСО, в котором размеры надмолекулярных структур меньше. Построены концентрационные зависимости энтальпии активации вязкого течения для растворов ГЭЦ и КМЦ. Обнаружены существенно более высокие (в 2-4 раза) значения энтальпий активации течения для растворов ГЭЦ.
3. Установлено, что характер течения растворов ГПЦ меняется с ростом концентрации с ньютоновского на неньютоновский: стационарная и динамическая вязкости растворов уменьшаются с увеличением скорости сдвига и с ростом частоты. Растворы ГПЦ выше определенной концентрации являются вязкоупругими жидкостями.
4. Впервые проведено сопоставление расчетов активационных параметров течения для растворов из данных, полученных принципиально различными методами. Показано, что величина и характер изменения энтальпии активации вязкого течения определяются фазовым составом системы, т.е. зависимость энтальпии активации от концентрации позволяет определять границы «коридора», в котором сосуществуют изотропная и анизотропная (ЖК) фазы. Концентрационные зависимости динамических модулей коррелируют с таковыми для энтальпии активации течения.
Купить