Введение к работе
I.I.Актуальность работа. Проблемы, связанные с воздействием сильных гидродинамических полей на макромолекули, представляют больсой научный интерес прежде всего потому, что позволяют виявить механизм перехода полимеров в вынужденное ьысокоорнентировзшюе состояіке. Особый іштерес вызывает изучение воздействий сильных прплоль'шх гидродинамических полой. В таких поля:: подавлено вращение макромолекулярных клубков, и полимерные цепи переходят в практически полностью развернутое состояние.
Систематические исследования поведения макромолекул в продольных полях начались сравнительно недавно работами лаборатории А.Келлера и теоретическим анализом, выполненным де Жекном. Дальнейшее развитие исследование крупномасштабной динамики макромолекул при сильных воздействиях получило в лаборатории физической химик полимеров и лаборатории теории и математического моделирования полимершх систем ИВС РАН.
Анализ перехода клубок - развернутая цепь с текущем полимерном растворе, выполненный при использовании подходов нелинейной неравновесной термодинамики и теории диссипативных структур, показал, что эта трансформация может быть отнесена к классу динамических (неравновесных) фазовых переходов. Для гибких макромолекул большой молекулярной массы -это фазовый переход 1-го рода, для полужестких - 11-го рода.
Следует, однако, отметить, что до сих пор внимание исследователей было сосредоточено на изучении разбавленных растворов при генерировании в них однородных (в первом приближении) продольных гидродинамических полей. Мало экспериментально исследовано поведение полиэлектролитов в интенсивном продольном гидродинамическом поле.
Диссертационная работа является актуальной, поскольку в ней
изучена крупномасштабная динамика макромолекул в
полурззбзвленных растворах полиэлектролитов при гекерировашш однородных и неоднородных продольных гидродинамических шлей. Кроме того, изучено поведение полуразбавленных растворов смесей полимеров при продольном течении. Такие дашше в литературе отсутствуют.
Диссертация относится к категории фундаментальных исследований. Она является частью работ, проводимых в ИВС РАН по теме: "Анизотропное состояние и молекулярная кинетика".
1.2. Цель работы:
- выявить закономерности изменений структуры макромолекул
полиэлектролитов в полуразбавленных растворах при воздействии
однородных и неоднородных продольных гидродинамических полей;
установить, как проявляются эффекты совместимости и несовместимости полимеров в полуразбавлешшх растворах при их продольном течении.
Решение первой из перечисленных задач потребовало развить методику определения эффективной вязкости при сходящемся течении с гидродинамическим препятствием. Развитие методики єключало создание соответствующей аппаратуры, расчет поля скоростей и теоретический анализ кинетики разворачивания в неоднородном продольном гидродинамическом поле.
1.3. Научная новизна работы состоит в том, что в ней
впервые:
проведено сравнительное исследование поведеїшя
полуразбавлешшх растЕороЕ полиэлектролитов - полнвшпштиридина и гидролизованного полиакриламидэ при сдвиговом и продольном течениях;
- экспериментально и теоретически исследованы закономерности
структурішх изменений полуразбавлешшх растворов в неоднородном
продольном гидродинамическом поле, генерируемом при сходящемся
точении с гидродинамическим препятствием;
- показано, что эффективная вязкость растворов смесей полимеров
при продольном течении более чувствительна к эффекту
несовместимости компонентов смеси, чем сдвиговая вязкость.
1.4. Научная и практическая значимость. Основные результаты
работы могут быть использованы при построении общей теоргаї
динамических фазовых переходов е полимерных растворах,
подвергаемых сильным гидродинамическим воздействиям. Изученные
автором процессы аналогичны имеющим место при получении
высокопрочных волокон и пленок, а такке при использовании
полимерных растворов в нефтедобыче ил: при гашении турбулентности малими добавками.
1.5. Достоверность экспериментальных результатов
определяется тем. что для исследования изменений структуры полкмерниу растворов автором ь кчч»стр? основного бил использован высокочувствительный метод двулучепреломления Е продольном потоке. Полученные данные о временах релаксации коррелируют с результатами других исследований, в которых ,", использованы другие динамические метода.
I.e. Положения, выносимые на защиту, і. Критические условия перехода макромолекул полиэлектролитз (подпЕїпгилгпгриднна) г, развернутое состояние при продольном течении подураз'овдежого раствора зависят от концентрации полимера и содержания низкомолекулярного электролита (соляной кислот::), Изменение критического градиента скорости, отвечающего потере устойчивости клуокового состояния макромолекул в продольном поле, коррелирует с изменением приведенной вязкости раствора, измеряемой при сдвиговом течении. Полученный результат позволяет связать изменения критического градиента скорости при вариации содержаний полимера и низкомолекулярного электролита в растворе с изменениями равновесной конЯормзции цепи и эффектами месцепных взаимодействий.
Г.. Изменения эффективной вязкости с градиентом скорости при сходящемся течении подурззозвленного раствора полиэкриламидз. в котором существует флуктуаііиокнзя сетка зацеплений, определяются двумя ггротивополоїгно направленными процессами: разрушением сетки. і: разворачиванием макромолекул. При интенсивном сходящемся течении вклад послеwere процесса является доминирующим. ". ОбразоЕонп-"- ннтсрподим-ріип: комплексов в полуразбзвленных растворах смесей совместимых полимеров приводит при продольном течении к смещению критического градиента скорости в сторону меньших значений. Это связано с более высоким значением времени деіормашіснкой релаксацій: комплекса как целого по сравнению с временами релаксации клуоков индивидуальных компонентов.
1.7. Личный вклад автора состоял в проведении значительной части экспериментальных исследований, проведении всех численных расчетов, конструировании нестандартной аппаратуры для исследований и интерпретации совместно с руководителем полученных экспериментальных данных.
Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ в виде статей и тезисов докладов.
Результаты шполненнкх исследований докладывались на: II Международной конференции по лиотропным кидасам кристаллам. Иваново, 1993; 17 Международном региональном симпозиуме по реологии, СаратоЕ, 1994; 12 Международной конференции "Полимерные сетки - 94", Прага, 1994: Международном симпозиуме "Молекулярная подвижность и порядок в полимерных системах". Санкт-Петербург,1994; Региональной конференции "Структура и молекулярная динамка полимерных цепей", йошкар-0ла,'1995.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,4-х глав, общего заключения и выводов. Материал работы изложен на 119 страницах машинописного текста, включая 28 рисунков, 4 таблицы.Список цитируемой литературы содержит ИЗ наименовании.
