Во-первых, у систем, проявляющих резко выраженную высокую эластичность, максимум нормальных напряжений может иметь значительно более высокое значение, чем максимум касательных напряжений.

Рис. 2. Зависимость касательного, нормального напряжения и высокоэластической деформации от общей деформации при различных скоростях сдвига: а-низкая постоянная скорость сдвига; б-высокая постоянная скорость сдвига.

Во-вторых, положения максимумов зависимостей σт(γобщ), σ(γобщ) и γвэ(γобщ) отвечают всё более возрастающим значениям γобщ, т.е. максимальное нормальное напряжение достигается при более высоких значениях общей деформации, чем максимальная высокоэластическая деформация, а эта последняя при большей γобщ, чем предел сдвиговой прочности. Следовательно, предел прочности характеризует условия разрушения наиболее прочных (медленно релаксирующих) связей между элементами структуры, сдерживающих развитие высокоэластических деформаций. Высокоэластические деформации могут развиваться только до определённого предела. У полимерных систем в текучем состоянии они могут достигать тысяч процентов. Достигнув наибольшего значения, высокоэластические деформации начинают уменьшаться, что в свою очередь указывает на ослабление пространственной структурной сетки в результате её разрушения. Нормальные напряжения продолжают расти даже при некотором снижении способности полимерной системы проявлять высокоэластические деформации. Повышение температуры, во всяком случае для расплавов и концентрированных растворов полимеров, подавляет проявление высокой эластичности. Становится затруднительным или невозможным обнаружить у них критические (предельные) значения σт, σ и γвэ. При этом сильно ускоряется достижение установившихся режимов течения, протекание всех релаксационных процессов и ослабляется аномалия вязкости.

ВЯЗКОСТЬ.

Связь между скоростью и напряжением сдвига определяется законом Ньютона. Пользуясь введёнными выше обозначениями, его можно записать так:

σт=ηγ' (la)

lgσт=lgη+lgγ' (16)

где η - коэффициент пропорциональности, называемый вязкостью. Её размерность г*сек-1*см-1; эта

единица называется пуазом (пз).

Вязкость характеризует сопротивления полимера сдвигу, или его внутреннее трение. В зависимости от природы веществ и их температуры вязкость в текучем состоянии (газы и пары здесь не рассматриваются) может имеет значение примерно от 10-2 до 1013 пз. Вязкость полимеров изменяется от тысяч (для относительно низкомолекулярных) до 1013 пз соответствует переход жидкости в твёрдое стеклообразное состояние. При постоянных значениях температуры и давления значения вязкости, т.е. отношение напряжения к скорости сдвига, может не зависеть от режима деформирования. Среды, удовлетворяющие этому условию, называются ньютоновскими. К ним относятся множество низкомолекулярных жидкостей, При обычных скоростях сдвига течение в них не вызывает изменения структуры. Непрерывная перестройка её под действием теплового движения происходит настолько быстро, что внешнее воздействие на этот процесс при ограниченных значениях скорости сдвига оказывается несущественным. В то же время возможны случаи, когда влияние теплового движения на изменение структуры -взаимного положения молекул в веществе (у полимеров также их конформации) -проявляется слабее, чем действие сдвига, или соизмеримо с его действием. В зависимости от соотношения скорости сдвига и скорости протекания релаксационных процессов, обусловленных тепловым движением, вязкость, определяемая как отношение σт/γ’, может быть либо постоянной величиной, не зависящей от скорости напряжения сдвига, либо зависеть от них. В первом случае это означает, что величины σт и γ' пропорциональны, Во втором - что напряжение изменяется медленнее, чем скорость сдвига, и, следовательно, с повышением напряжения и скорости сдвига их отношение (вязкость) уменьшается. Вязкость изменяющаяся в зависимости от напряжения и скорости сдвига, называется эффективной или структурной, а жидкости, у которых напряжение сдвига изменяется непропорционально скорости сдвига, называются неньютоновскими. Явление зависимости вязкости от напряжения и скорости сдвига называется аномалией вязкости.

ЗАВИСИМОСТЬ ВЯЗКОСТИ ОТ СКОРОСТИ И НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА.

Простейшим случаем деформации сдвига является установившееся течение, когда скорости и напряжения сдвига во всех точках тела сохраняют неизменные значения. В этих условиях высокоэластическая деформация становится постоянной, а необратимая деформация увеличивается во времени равномерно.

На рис. 3 графически представлено уравнение 1 в логарифмических координатах. График зависимости скорости сдвига от напряжения сдвига называется кривой течения. Она описывает совокупность установившихся режимов течения с разными скоростями и напряжениями сдвига (S-образная кривая на рис. 3,а). При достаточно низких и высоких значениях скоростей и напряжений и скоростей эти величины связаны между собой прямой пропорциональной зависимостью, что соответствует наибольшей и наименьшей ньютоновским вязкостям (ηнб и ηнм), причём постоянные значения вязкостей удовлетворяют условию ηнб > ηнм. В зависимости от природы полимерной системы и температуры отношение ηнб/ηнм может изменятся от значений, близких к единице, до нескольких десятичных порядков.

Рис. 3. Вязкостные свойства ньютоновских жидкостей а - зависимость γ' от σ, (кривая течения); б - зависимость вязкости от скорости сдвига; в - зависимость вязкости от напряжения сдвига.

Наибольшая ньютоновская вязкость отвечает такой совокупности состояний полимерной системы, при которой на основании одних измерений вязкости нельзя обнаружить изменений структуры под влиянием деформирования. Можно принять, что принудительная перестройка структуры в полимерной системе под действием под действием сдвига совершается медленнее, чем под действием теплового движения. Если γ' и стт такие, что интенсивность внешнего воздействия на структуру полимерной системы намного превосходит влияние теплового движения, и при дальнейшем увеличении скоростей и напряжений сдвига не происходит изменений структуры. Это отвечает режимам течения с постоянной наименьшей ньютоновской вязкостью. На участке, называемом структурная ветвь, при переходе от одних значений γ' и σт к другим совершается изменение структуры полимера под влиянием сдвига. Деформирование вызывает разрушение надмолекулярных структур, существующих в системе, ориентацию макромолекул и надмолекулярных образований в направлении течения. При физическом течении происходят обратимые изменения состояний и структуры полимерных систем.