Реологические свойства полимерных систем характеризуют их поведение при деформировании. Этими свойствами определяются зависимости, связывающие напряжение сдвига, величину и скорость деформации при разных температурах и режимах деформирования, что дает возможность судить о структуре и свойствах полимеров. Последнее обстоятельство имеет важнейшее значение при рассмотрении вопросов, связанных с переработкой и применением полимеров.
Растворы полимеров и олигомеров, применяемые в качестве связующих в лакокрасочных композициях, являются сложными системами, особенность структуры и свойств которых обусловлены различными по природе конкурирующими взаимодействиями между функциональными группами молекул одного или разных типов. Под структурой растворов полимеров подразумевают взаимное расположение макромолекул, их звеньев, более сложных надмолекулярных образований полимеров и молекул растворителя.
Под влиянием приложенного напряжения в растворах полимеров развиваются обратимые и необратимые деформации, величина которых зависит от внешних условий деформирования. Течение полимера и его растворов сопровождается изменением конформации макромолекул по всей структуре системы.
Одним из важнейших реологических свойств полимерных растворов и расплавов является их вязкость при сдвиговом режиме деформирования.
Основным законом вязкого течения жидкостей является закон Ньютона:
P = ŋε.
где Р и ε – соответственно напряжение и скорость деформации (сдвига); ŋ – вязкость системы, Па-с.
Вязкость характеризует сопротивление системы приложенному напряжению. Закон Ньютона соблюдается для полимерных систем только при очень малых концентрациях полимера. В этом случае системы называют ньютоновскими. Полимеры и олигомеры (и их растворы), вязкость которых зависит от условий определения, т. е. от скорости сдвига (деформации) и напряжения, называются неньютоновскими, или аномально-вязкими. У некоторых систем повышение скорости деформации может приводить к непропорционально резкому уменьшению вязкости. При прекращении действия внешних сил система возвращается в исходное состояние. Это явление протекает во времени и называется тиксотропией. Степень тиксотропии зависит от природы растворителя, концентрации полимера и температуры.
В некоторых случаях увеличение скорости деформации приводит к повышению вязкости. Это явление называется дилатансией и связано, по-видимому, с увеличением числа контактов при ориентировании молекул под влиянием больших напряжений сдвига и скоростей деформации.
Скорость и напряжение сдвига могут изменяться в широком интервале значений.
В общем же случае зависимость Р - ε представляет собой S-образную кривую. При достаточно низких и высоких значениях скоростей деформации и напряжений сдвига величины Р и ε связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью, что соответствует наибольшей ŋмакс наименьшей ŋмин ньютоновским вязкостям (рисунок ниже); при этом соблюдается условие ŋмакс > ŋмин. Предельные значения ŋмакс и ŋмин ограничивающие области εмакс и εмин изменения характера вязкостного течения, являются характеристиками системы. Указанная зависимость эквивалентно описывает свойства полимерной системы. Кривые, состоящие из трех участков, называются полными в том случае, когда кривая течения состоит из двух участков (на рисунке), кривая течения называется неполной. Полные кривые течения характерны только для лакокрасочных материалов, содержащих специальные тиксотропные добавки; для большинства лакокрасочных материалов характерны в основном неполные кривые течения.
Литература:
М.И.Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий //Москва, 1988
| 
