Properties of polymers

6.2. Вязкостные свойства
 
В реологии полимеров вязкость расплавов полимеров называют эф-
фективной. Она определяется по формуле: 
сдв
эф




, Па·с. 
Вязкость зависит от молекулярной массы полимера, ММР, темпера-
туры, давления. На рис. 21 представлена зависимость вязкости полимера 
от перечисленных факторов. 
Молекулярная 
масса (ММ)
В
яз
ко
ст
ь
Молекулярно- 
массовое 
распределение (ММР)
Температура (Т)
Давление (Р)
а) 
 
 
б) 
 
 
в) 
 
 
г) 
Рис. 21. Зависимость вязкости η расплавов полимеров от некоторых их 
свойств (ММ (а), ММР (б)) и внешних условий (Т (в), Р (г)) 
 
В настоящее время доказано, что неньютоновское течение полимеров 
оказывается следствием их полидисперсности. До некоторого предела, 
определяемого критическими скоростями деформации и напряжениями, 
при которых полимер отрывается от стенок формующего канала (расплав 
«срывается»), а монодисперсный полимер ведет себя как ньютоновская 
жидкость, характеризуемая значением наибольшей ньютоновской вязко-
сти. 
Вязкость расплавов олигомеров (ММ < 1000) практически не отлича-
ется от ньютоновской жидкости и несколько возрастает по мере прибли-
жения к молекулярной массе 5000. 
Как видно из рис. 21 (а) степенной характер кривой описывается сле-
дующим уравнением: 
1
(
)
n
k
MM

 
, 
где k
1
– константа. В зависимости от свойств полимера изменяется от 
1,07×10
–11
до 2,4×10
–16
, n – константа, равная 3,5 для большинства полиме-
ров. 
Степенной характер зависимости 
(
)
f MM


проявляется в том, что 
при ММ > 10
6
вязкость расплава настолько возрастает, что переработка та-
кого полимера существенно усложняется. Экспериментальные данные по-

---

58 
казали, что с весьма хорошей точностью зависимость 
(
)
f MM


для ли-
нейных монодисперсных полимеров выражается уравнением: 
3,5
(
)
MM


Из рис. 21 (б) видно, что с расширением полидисперности вязкость 
расплава полимера несколько уменьшается, что объясняется влиянием ма-
ловязкой низкомолекулярной фракцией. 
Зависимость вязкости от температуры (рис. 21 (в)) показывает, что 
чем выше температура расплава полимера, тем меньше его вязкость. Зави-
симость η от температуры можно представить в форме другого уравнения: 
exp
U
A
RT

 
, 
где А – константа; U – энергия активации перехода к вязкому течению; R – 
газовая постоянная (R=8,3 кДж/моль); Т – температура, ºК. 
Ниже приведены значения энергии вязкого течения для ряда полиме-
ров (кДж/моль): 
ПЭНП 
34—35 
ПЭВП 
52—59 
ПП 
73—86 
ПК 
101—105 
ПС 
118—120 
ПВХ 
126,3 
ПФА 
185—200 
Учитывая, что энергия химической связи С–С составляет 
324,4 кДж/моль, то все полимеры могут перерабатываться без разрушения 
основной химической связи в макромолекуле. 
Повышение давления (рис. 21 (г)) приводит к некоторому увеличению 
вязкости расплава полимера. 
В случае введения в полимер дисперсных наполнителей вязкость (η
с
) 
увеличивается в соответствии с уравнением: 
0
(1 2,5
)
c
C
 
  

, 
где С – объемное содержание дисперсного наполнителя.