Recent advances in modeling of polymer melt rheology

M. H. Wagner; V. H. Rolón-Garrido

doi:10.14314/polimery.2015.603

Data publikacji : 2015-10-30

Tom 60 Nr 10 (2015)

Postęp w modelowaniu reologii stopionych polimerów

M. H. Wagner V. H. Rolón-Garrido

DOI: https://doi.org/10.14314/polimery.2015.603

Abstrakt

W ocenie zależności między polimeryzacją danego monomeru a właściwościami wytworzonego polimeru, korzystne jest wykorzystanie charakterystyki reologicznej w warunkach możliwie najbardziej zbliżonych do występujących w procesie przemysłowym. Aby szczegółowo odwzorować wyniki badań eksperymentalnych, uzyskane dla różnorodnych próbek polimerów przy różnych typach odkształceń, niezbędny jest dobór odpowiedniego konstytutywnego równania reologicznego z jak najmniejszą liczbą parametrów wolnych. Umożliwia to w konsekwencji określenie ilościowych zależności pomiędzy strukturą a właściwościami polimerów oraz symulację numeryczną specyficznych procesów w przepływach polimerów. Celem pracy jest podkreślenie znaczenia pomiarów reologicznych w badaniach procesów przetwórstwa stopionych polimerów, z wykorzystaniem eksperymentu reometrii rozciągającej typu Rheotens, a także zaprezentowanie ostatnich osiągnięć w dziedzinie modelowania reologii stopionych polimerów. Omówiono ogólne krzywe (grandmastercurves) wyznaczone na podstawie wyników próby typu Rheotens oraz naprężenie zrywające rozciąganych polimerów w stanie stopionym. Wyjaśniono ograniczenia dotyczące modelu cieczy kauczukopodobnej oraz modelu Doi-Edwardsa w odniesieniu do konstytutywnych równań reologicznych. Określono wprowadzenie koncepcji międzyłańcuchowego ciśnienia rurkowego (interchain tube pressure) do modelu funkcji naprężenia molekularnego (MSF). Umożliwiło to dokonanie ilościowego opisu lepkości w przejściowych i ustalonych stanach jednoosiowych oraz ocenę odpowiedzi w przepływie ścinającym, dla różnych polimerów liniowych, w przybliżeniu monodyspersyjnych bez parametrów wolnych.

Słowa kluczowe

rheotens ; rheology ; constitutive equation ; Doi-Edwards tube model ; MSF model rheotens ; reologia ; równanie konstytutywne ; model rurkowy Doi-Edwardsa ; model MSF

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Wagner, M. H., & Rolón-Garrido, V. H. (2015). Postęp w modelowaniu reologii stopionych polimerów. Polimery, 60(10), 603–611. https://doi.org/10.14314/polimery.2015.603

Bibliografia

van Ruymbeke E., Keunings R., Bailly C.: Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 2002, 105 (2—3), 153. Article Number: PII:S0377-0257(02)00080-0

[2] Lohse D.J., Milner S.T., Fetters L.J. et al.: Macromolecules 2002, 35, 3066. http://dx.doi.org/10.1021/ma0117559

[3] Baumgaertel M., Schausberger A., Winter H.H.: Rheologica Acta 1990, 29, 400. http://dx.doi.org/10.1007/BF01376790

[4] Yamaguchi M., Suzuki K.: Journal of Applied Polymer Science 2002, 86, 79. http://dx.doi.org/10.1002/app.10915

[5] Münstedt H., Kurzbeck S., Stange J.: Polymer Engineering & Science 2006, 46 (9), 1190. http://dx.doi.org/10.1002/pen.20588

[6] Spitael P., Macosko Ch.W.: Polymer Engineering & Science 2004, 44 (11), 2090. http://dx.doi.org/10.1002/pen.20214

[7] Satoh N., Tomiyama H., Kajiwara T.: Polymer Engineering & Science 2001, 41(9), 1564. http://dx.doi.org/ 10.1002/pen.20214

[8] Burghelea T.I., Grieß H.J., Münstedt H.: Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 2012, (173—174), 87. http://dx.doi.org/10.1016/j.jnnfm.2012.02.006

[9] Wagner M.H., Rolón-Garrido V.H.: Journal of Rheology 2012, 56 (5), 1279. http://dx.doi.org/10.1122/1.4732157

[10] Wagner M.H., Rolón-Garrido V.H.: e-rheo-iba 2013, 1, 19.

[11] Meissner J.: Rheologica Acta 1971, 10, 230. http://dx.doi.org/10.1007/BF02040447

[12] Wagner M.H., Bernnat A., Schulze V.: Journal of Rheology 1998, 42 (4), 917. http://dx.doi.org/10.1122/1.550907

[13] Wagner M.H., Bastian H., Bernnat A. et al.: Rheologica Acta 2002, 41, 316. http://dx.doi.org/10.1007/s00397-002-0228-0

[14] Muke S., Ivanov I., Kao N., Bhattacharya S.N.: Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 2001, 101, 77. Article Number: PII: S0377-0257(01)00142-2

[15] Petrie C.J.S.: Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 1977, 2, 221. http://dx.doi.org/10.1016/0377-0257(77)80002-5

[16] Dealy J.M., Larson R.G.: “Structure and Rheology of Molten Polymers. From Structure to Flow Behavior and Back Again”, Hanser, Germany 2006.

[17] Bernnat A., Wagner M.H.: International Polymer Processing 1999, 14 (4), 336. http://dx.doi.org/10.3139/217.1559

[18] Bernnat A., Wagner M.H., Chai C.K.: International Polymer Processing 2000, 15 (3), 268. http://dx.doi.org/10.3139/217.1595

[19] Bernnat A.: “Polymer melt rheology and the rheotens test”. PhD Thesis, Institut für Kunststofftechnologie,Universität Stuttgart 2001.

[20] Wagner M.H., Schulze V., Goettfert A.: Kautschuk Gummi Kunststoffe 1996, 49, 38.

[21] Wagner M.H, Schulze V., Goettfert A.: Polymer Engineering and Science 1996, 36, 925. http://dx.doi.org/10.1002/pen.10480

[22] Ghijsels A., Massardier C.H.C., Bradley R.M.: International Polymer Processing 1997, 12 (2), 147. http://dx.doi.org/10.3139/217.970147

[23] Wang S.Q., Drda P.A.: Macromolecules 1996, 29, 4115. http://dx.doi.org/10.1021/ma951512e

[24] Larson R.G.: “Constitutive Equations for Polymer Melts and Solutions”, Buttherworths, USA 1988.

[25] Malkin A.Y., Isayev A.I.: “Rheology. Concepts, Methods and applications”, ChemTec Publishing, Toronto, Kanada 2006.

[26] Ferry J.D.: “Viscoelastic properties of polymers”, John Wiley and Sons, USA 1980.

[27] Wagner M.H.: Rheologica Acta 1976, 15, 133. http://dx.doi.org/10.1007/BF01517504

[28] Wagner M.H.: Rheologica Acta 1976, 15, 136. http://dx.doi.org/10.1007/BF01517505

[29] Dealy J.M., Wissbrun K.F.: “Melt Rheology and its Role in Plastics Processing. Theory and Applications”, Kluver Academic Publishers, Netherlands 1999.

[30] Bach A., Almdal K., Rasmussen H.K., Hassager O.: Macromolecules 2003, 36, 5174. http://dx.doi.org/10.1021/ma034279q

[31] Rolón-Garrido V.H., Wagner M.H.: Rheologica Acta 2009, 48, 245. http://dx.doi.org/10.1007/s00397-008-0308-x

[32] Doi M., Edwards S.F.: “Theory of Polymer Dynamics”, Oxford University Press, Great Britain 1986.

[33] Wagner M.H.: Rheologica Acta 1990, 29, 594. http://dx.doi.org/10.1007/BF01329306

[34] Wagner M.H.: Makromolekulare Chemie. Macromolecular Symposia 1992, 56, 13. http://dx.doi.org/10.1002/masy.19920560104

[35] Wagner M.H., Schaeffer J.: Journal of Rheology 1992, 36 (1), 1. http://dx.doi.org/10.1122/1.550338

[36] Wagner M.H., Rubio P., Bastian H.: Journal of Rheology 2001, 45(6), 1387. http://dx.doi.org/10.1122/1.1413503

[37] Rolón-Garrido V.H.: Rheologica Acta 2014, 53, 663. http://dx.doi.org/10.1007/s00397-014-0787-x

[38] Pearson D.S., Kiss A.D., Fetters L.J., Doi M.: Journal of Rheology 1989, 33 (3), 517. http://dx.doi.org/10.1122/1.550026

[39] Pearson D.S., Kiss A.D., Fetters L.J., Doi M.: Journal of Rheology 1990, 34 (4), 613. (Erratum: [38]) http://dx.doi.org/10.1122/1.550141

[40] Wagner M.H., Rolón-Garrido V.H.: Korea-Australia Rheology Journal 2009, 21 (4), 203.

[41] Osaki K., Nishizawa K., Kurata M.: Macromolecules 1982, 15, 1068. http://dx.doi.org/10.1021/ma00232a021

[42] Menezes E.V., Graessley W.W.: Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 1982, 20, 1817. http://dx.doi.org/10.1002/pol.1982.180201006

[43] Takahashi M., Isaki T., Takigawa T., Masuda T.: Journal of Rheology 1993, 37, 827. http://dx.doi.org/10.1122/1.550397

[44] Isaki T., Takahashi M., Urakawa O.: Journal of Rheology 2003, 47, 1201. http://dx.doi.org/10.1122/1.1595096

[45] Marrucci G., Ianniruberto G.: Macromolecules 2004, 37, 3934. http://dx.doi.org/10.1021/ma035501u

[46] Wagner M.H., Kheirandish S., Hassager O.: Journal of Rheology 2005, 49, 1317. http://dx.doi.org/10.1122/1.2048741

[47] Rolón-Garrido V.H.,Wagner M.H., Luap C., Schweizer T.: Journal of Rheology 2006, 50 (3), 327. http://dx.doi.org/10.1122/1.2184127

[48] Wagner M.H., Rolón-Garrido V.H.: Rheologica Acta 2010, 49, 459. http://dx.doi.org/10.1007/s00397-009-0427-z

Google Scholar

Wskaźniki altmetryczne

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 0

PDF Downloads : 0

M. H. Wagner manfred.wagner@tu-berlin.de

Afiliacja
Berlin Institute of Technology (TU Berlin), Fasanenstrasse 90, D-10623 Berlin, Germany

V. H. Rolón-Garrido

Afiliacja
Berlin Institute of Technology (TU Berlin), Fasanenstrasse 90, D-10623 Berlin, Germany