Так, при y<10_1 с-1 зависимость х=(() (f — время) имеет типичный, для структурированных систем экстремальный характер с пределом сдвиговой прочности системы (рис 2, кривая 4). В то же время повторные опыты при этой же скорости (кривая 5) пли при ч>10~1 с-1 (кривая 6) уже не обнаруживают характерных максимумов. Различия между диапазонами скоростей сдвига сказываются на особенностях релаксации материала: при у<10~' с-1 напряжения не релаксируют до нуля, а при у>10 с-1 релаксируют (прекращение деформирования показано на рис. 2 звездочками).

Однако существуют и возражения против безоговорочного придания «низкоскоростной» ветви кривой течения смысла предела текучести. Во-первых, упомянутая ранее зависимость динамических модулей от амплитуды деформации приводит к фактическому исчезновению предела при; больших амплитудах. Во-вторых, предел исчезает иногда при длительном прогревании образца. Эти особенности реологического поведения ЖК-систем могут быть описаны в рамках так называемой дисклинационной модели. В этой модели основная роль в проявлении вязкопластического поведения приписывается существованию в неориентированном ЖК-препарате сетки дисклинаций — линий разрыва оптической однородности среды, разделяющих ориентированные различным образом участки ЖК. Наличие такой сетки способствует проявлению системой комплекса нелинейных свойств, т. е. она играет роль квазисшитой структуры [11]. По мере повышения скорости количество дисклинаций начинает уменьшаться, и при lg Т > — 1 переходим к хорошо ориентированной системе, проявляющей свойства, близкие к свойствам ньютоновской жидкости.

При релаксации или после прогревания до более высоких температур система дисклинаций может и не восстанавливаться в первоначальном виде, что приводит к невоспроизводимостн реологических данных, особенно в области низких скоростей сдвига.

Таким образом, выдвигается гипотеза об изменении морфологии потока при изменении скорости сдвига. Возникает вопрос, затрагивается ли при этом только морфологический уровень (домены, дисклинаций) или изменяется и кристаллографическая структура ПЭФ-10. Прежде чем ответить на этот вопрос, укажем, что для исследованных алкиленароматических полиэфиров, по-видимому, существуют пороговые значения ММ, а для высокомолекулярных полимеров и температур, отвечающих возможности проявления тех или иных ориентационных процессов; эти значения могут быть выявлены при анализе зависимостей вязкости от ММ (рис. 4) и температуры Т (рис. 5). Что касается зависимости ]g y/(lg М), то на них наблюдаются две характерные точки: при Ж=1,6 104 и 3,1 104. Тангенс угла наклона зависимости выше и ниже отмеченных значений ММ существенна превосходит величину 3,4, типичную для изотропных расплавов гибко-цепных полимеров [12], и равен ~7,0 (близкое значение наблюдалось для эквиконцентрированных растворов полибензамида в ДМАА с 3%-ным LiCl [13]. В пределах этого интервала тангенс угла наклона проходит через минимум при Ж~2 10'. По-видимому, столь необычный вид зависимостей lg л (lg М) связан с изменением структуры потока при изменении ММ полимера.

В зависимости от величины ММ возможно получение экструдатов с различной структурой и ориентацией, особенности которых, однако, зависят;

Рис. 6. Рентгенограммы в малых (I) и больших углах (II). Вертикальная стрелка указывает направление течения, горизонтальная увеличение т.Случаи а, б и в рассмотрены в тексте

и от температуры. На температурной зависимости вязкости (рис. 5) выявляются три области, которым отвечают различные величины энергий активации течения (сотни кДж/моль в низкотемпературной и высокотемпературной областях и десятки кДж/моль в области средних температур). Судя по рентгенографическим данным, для низкомолекулярных полимеров (Л/<1,6-104) во всей области температур и напряжений сдвига возможно получение экструдатов, в которых мезогенные группы ориентированы под углом ~30° к направлению течения, а макромолекулы имеют складчатую конформацию (рис. 6, а). Для ПЭФ-10 с Af>3,l-104 в области низких температур (<260°) и невысоких скоростей экструзии текстур-рентгенограмма тоже характеризуется двухточечным экваториальным: рефлексом в относительно малых углах, хотя и с несколько большей (на 1 А) периодичностью, что свидетельствует об отсутствии складывания цепей в этом случае. При Г>260° и больших скоростях этот рефлекс трансформируется в четырехточечный, что отражает наличие слоевой структуры с ориентацией жестких фрагментов вдоль оси экструдата (рис. 6, в). Между мезогенными группами соседних макромолекул имеется правильный взаимный сдвиг, что приводит к существованию так называемых скошенных слоев (угол между нормалью к слою и осью экструзии ~30°). Наконец, в промежуточных областях М, Т и lg т возможно наложение структур этих двух видов (рис. 6, б).

Сопоставляя рис. 5 и 6, можно полагать, что резкий рост вязкости с увеличением ММ на начальных участках зависимостей lg и (lg М) может быть обусловлен практически перпендикулярной направлению течения: ориентацией мезогенных групп в сложенных молекулах. При Л/> 1,6 -10 наступает момент, когда молекулы ПЭФ-10 разворачиваются, но в некотором интервале Т и ММ имеет место суперпозиция различных молекулярных ориентации относительно направления сдвига (рис. 6,6). Это вызывает резкое снижение вязкости. В дальнейшем стабилизируется ориентация мезогенных групп вдоль потока (рис. 6, в), однако увеличение длины цепи нивелирует эффект ориентационного снижения гидродинамического сопротивления, и вязкость продолжает резко возрастать с повышением ММ.

Не останавливаясь сейчас подробно на построении модели кристаллической ячейки ПЭФ-10 (кстати, для случая четырехточечного рефлекса такая попытка сделана в работе [1]), можно прийти к заключению: в зависимости от ММ, температуры и напряжения сдвига формируются различные в структурном и ориентационном отношениях экструдаты, что обусловлено различиями в структуре исходного ЖК-расплава.

ЛИТЕРАТУРА

1. Липатов Ю. С, Гойхман А. Ш., Желевская Л. П., Дмитрук И. В., Шилов В. В., Билибин А. Ю., Скороходов С. С. // Высокомолек. соед. А. 1987. Т. 29. № 10. С. 1136.

2. Болотникова Л. С, Билибин А. Ю., Евсеев А. К., Панов Ю. Н., Скороходов С. С,Френкель С. Я. // Высокомолек. соед. А. 1983. Т. 25. № 10. С. 226.

3. Билибин А. Ю. Дис. . д-ра хим. наук. Л.: ИВС АН СССР, 1987.

4. Виноградов Г. В., Белкин И. М., Конюх И. В. // Журн. ВХО им. Д. И. Менделеева. 1961. Т. 6. № 4. С. 417.

5.Виноградов Г. В., Малкин А. Я., Плотникова Е. П., Константинов А. А., Крашенинников С. К., Куланов А. К., Богомолов В. М., Шахрай А. А., Рогов Б. А.Ц Высокомолек. соед. А. 1978. Т. 20. № 1. С. 226.

6.Ульянов Л. П., Яновский Ю. Г., Неймарк В. М., Сергеенков С. И. // Завод, лаб , 1973. Т. 39. № 11. С. 1402.

7.Тейтелъбаум Б. Я. Термомеханический анализ полимеров. М., 1979. С. 56.

8.Куличихин В. Г., Малкин А. Я., Панков С. //.//Высокомолек. соед. А. 1984. Т. 26. № 3. С. 451.