Моделирование реологических свойств расплавов полиэтиленов при их одноосном растяжении

Аннотация

Рассмотрено применение модифицированной реологической модели Виноградова-Покровского в задаче установления напряжений при одноосном растяжении полимерного расплава. В эту модель были внесены изменения. Первое коснулось анизотропного закона внутреннего трения и позволило принять во внимание немонотонную зависимость стационарной вязкости при растяжении от скорости растяжения, наблюдаемую в экспериментах. Другое изменение связано с учетом множественного характера релаксационных процессов, сопутствующих деформации полимерного расплава. Модификация модели дала возможность найти величину вязкости при растяжении, которая, как оказалось, втрое выше наблюдаемой у расплава сдвиговой вязкости в линейном режиме деформирования. Для пяти промышленных образцов полиеэтиленов с разветвленной структурой макромолекул выполнено сопоставление результатов вычислений с экспериментальными данными, взятыми из литературы. Расчеты по математической модели проводились методом Рунге-Кутты, при этом компоненты релаксационного спектра были теми же, что и в экспериментах. Другие параметры модели подбирались из условия наилучшего совпадения теоретических и экспериментальных временных зависимостей вязкости при растяжении. Несмотря на то, что предложенная многомодовая модель несет в себе развитие теоретических представлений о динамике линейных полимерных цепей, она дает достаточно точное описание нестационарных зависимостей вязкости расплавов разветвленных полимеров от времени при одноосном растяжении. Сравнение с результатами расчетов по другим моделям показывает, что предложенная модель обеспечивает точность предсказаний не хуже, чем большинство современных моделей (например, таких как модель Леонова-Прокунина, многомодовая модель Гизекуса, «pom-pom» модель, расширенная «pom-pom» модель, модель молекулярной функции напряжения) и существенно лучшие результаты по отношению к своему одномодовому приближению.