 |
|
Вязкость разбавленных растворов полимеров
Существуют 2 модели движения макромолекулярного клубка в жидкости. Согласно модели Рауза, сегменты цепи испытывают при движении трение, но не увлекают за собой жидкость. Согласно модели Зимма, существует гидродинамическое взаимодействие между звеньями и жидкостью, которая, благодаря этому, вовлекается в движение. В результате макромолекулярный клубок становится «непротекаемым», т.е. движется как единое целое с растворителем внутри себя. Ряд экспериментальных данных свидетельствует в пользу модели Зима, но она справедлива для коротких жестких цепей.
Вязкость жидкостей определяют с помощью вискозиметра. В наиболее простых капиллярных вискозиметрах измеряют время истечения определенного объема жидкости через капилляр вискозиметра. Этот метод основан на уравнении Пуазейля: 
, где R и d - радиус и длина капилляра, V - объем жидкости, протекающей через капилляр за время t, Dр - разность давлений на концах капилляра.
Для разбавленных растворов полимеров рассчитывают относительную вязкость:
,
где h, t и h0, t0 - соответственно вязкость и время истечения раствора и чистого растворителя (плотности раствора полимера и растворителя приняты равными). Через hотн рассчитывается удельная и приведенная вязкости растворов полимеров:
Как видно из рис. 3, приведенная вязкость линейно зависит от концентрации раствора полимера. Экстраполяция этой зависимости до нулевой концентрации позволяет определить характеристическую вязкость полимера [h]: 
Обычно применяемая размерность этой величины дл/г (децилитры на грамм), что соответствует концентрации раствора, выраженной в г/100 мл.
Наиболее часто измерения характеристической вязкости используются для определения молекулярной массы полимеров вискозиметрическим методом. В этом случае применяется уравнение Марка-Куна-Хаувинка: [h] = КМа
где К- постоянная, зависящая от природы растворителя, полимера и температуры; а - постоянная, определяемая конформацией макромолекулы в растворе (табл. величина). Величина а может служить приближенной характеристикой меры свернутости макромолекул в растворе. Для гибкоцепных полимеров 0,5<а>0,8; для жестких сферических частиц а = 0(глобулярные белки); для палочкообразных жесткоцепных полимеров а = 1,8.