Вязкотекучее состояние
Вязкотеку́чее состоя́ние, релаксационное (физическое) состояние, характерное для линейных и разветвлённых полимеров и материалов на их основе, а также для неорганических стёкол и дисперсных систем, образующих гели. При механическом нагружении материалов, находящихся в вязкотекучем состоянии, преобладают необратимые деформации – вязкое течение. Модуль упругости материалов в вязкотекучем состоянии не превышает 104 Па.
Аморфные полимеры переходят в вязкотекучее состояние при нагревании выше температуры текучести. Температура текучести зависит от природы и молекулярной массы полимера, скорости деформации и является техническим (технологическим), но не абсолютным (физическим) параметром материала. Кристаллизующиеся полимеры переходят в вязкотекучее состояние при нагревании выше температуры плавления (вязкотекучее состояние совпадает с состоянием расплава). Для сетчатых полимеров вязкотекучее состояние невозможно, т. к. образование трёхмерной сетки межмолекулярных связей исключает возможность течения. Некоторые жёсткоцепные полимеры при нагревании разлагаются при более низких температурах, чем ожидаемые температуры текучести; такие полимеры могут переходить в вязкотекучее состояние при добавлении низкомолекулярных растворителей. Для вязкопластичных материалов (наполненных полимеров концентрированных дисперсных систем, включая коллоиды и гели) переход в вязкотекучее состояние происходит при напряжениях, превышающих предел текучести.
Макромолекулы полимеров в вязкотекучем состоянии имеют форму статистических изогнутых, переплетающихся друг с другом цепей. В общем случае вязкотекучее состояние является бесструктурным. Иногда вследствие межмолекулярных взаимодействий возникает локальная упорядоченность мезоморфного типа, не препятствующая течению полимера. Молекулярная упорядоченность может достигать жидкокристаллического состояния, и при этом возможность текучести сохраняется.
Свойства полимерных материалов в вязкотекучем состоянии изучают методами реологии. Для полимеров в вязкотекучем состоянии характерна высокая (104–106 Па · с) вязкость, зависящая от химического строения и молекулярной массы полимера, температуры, условий деформирования и пр. Материалы в вязкотекучем состоянии являются вязкоупругими жидкостями. Течение полимеров в вязкотекучем состоянии происходит по термоактивационному механизму, энергия активации вязкого течения 30–160 кДж/моль (в зависимости от химического строения макромолекул).
Возможность перехода полимерных материалов в вязкотекучее состояние обусловливает возможность их переработки в изделия такими методами, как экструзия, литьё под давлением, формование волокон и др., а клеёв, красок и иных дисперсных систем – практическое применение в строительстве, фармацевтике, косметике, пищевом производстве, транспорте нефти и нефтепродуктов, промышленных и бытовых отходов по трубам.