پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
فصلنامه علمی - پژوهشی

بررسی رفتار رئولوژیکی پلی‌اتیلن سبک در جریان ویسکوالاستیک خطی و غیر خطی و استفاده از مدل پام-پام چند حالته برای پیش‌بینی جریان کششی تک جهته

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

احسان خوشبختی
نادره گلشن ابراهیمی

تربیت مدرس

چکیده
مذاب­های پلیمری رفتار آسودگی از تنش مرتبط با ساختار مولکولی پلیمرها را، در پاسخ به تغییر شکل اعمال شده نشان می­دهند. هدف از این تحقیق، بررسی و مطالعه­ی رفتار رئولوژیکی پلیمرهای شاخه­دار و اثر شاخه در جریان ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی برای استفاده در کاربردهای مختلف صنعتی است. برای این منظور از آزمون­های رئولوژیکی نظیر روبش بسامد و کشش برای دو پلی­اتیلن سبک (LDPE) با شاخه­های بلند استفاده شده است. از این آزمون­ها مدول­های ذخیره و اتلاف، گرانروی پیچیده و گرانروی کششی بدست می­آید. همچنین در این راستا می­توان از مدل­های مولکولی در نواحی ویسکوالاستیک غیرخطی استفاده کرد. آزمون­های ویسکوالاستیک خطی تا حدودی حضور شاخه در LDPE را می­توانند نشان دهند، در حالی که آزمون­های ویسکوالاستیک غیرخطی برای نمونه شاخه­دار رفتار سخت­شوندگی در برابر کرنش نشان می­دهند. یکی از مدل­های کارآمد برای پلیمرهای شاخه­دار مدل پام-پام چند حالته (Multimode Pom-Pom, MPP) است که از آن در پیش­بینی پدیده­ی سخت­شوندگی در برابر کرنش در جریان­های کششی می­توان استفاده کرد. در این تحقیق با استفاده از این مدل متوسط تعداد شاخه­های جانبی نیز محاسبه شده است.

کلیدواژه‌ها

رئولوژی
پلیمر شاخه‌دار
ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی
گرانروی کششی سخت‌شوندگی در برابر کرنش
مدل پام-پام چند حالته

موضوعات

عنوان مقاله English

Comparison of rheological behavior of LDPE in linear and nonlinear viscoelastic flow and using Multimode Pom-Pom model for prediction of uniaxial elongational flow

نویسندگان English

ehsan khoshbakhti
Nadereh Golshan Ebrahimi
Student
چکیده English

Research Subject:

Polymer melts show complex response under the act of deformation. This response has direct relation to their molecular structure. The purpose of this study was to investigate the rheological behavior of branched polymers and the effect of branching on linear and nonlinear viscoelastic flow for usage in various industrial applications.


Research Approach:


For this purpose, the tests such as frequency sweep and extensional for two polyethylene (LDPE) with long branches have been used. From these tests we obtained storage and loss moduli, complex viscosity and extensional viscosity. Molecular models in nonlinear regions can also be used in this regard.




Main Results:


Linear tests can partly show the presence of branch in LDPE, while nonlinear tests show strain hardening behavior for branched sample. One of the models for branched polymers is the Multimode Pom-Pom (MPP) model which can be used to predict the strain hardening phenomenon in extensional flows. In this study, the average number of lateral branches was also calculated using this model.

کلیدواژه‌ها English

Rheology
Linear and nonlinear viscoelatic
Extentional viscosity
Strain hardening
Multimode Pom-Pom model
1- Münstedt, H., S. Kurzbeck, and J. Stange, Importance of Elongational Properties of Polymer Melts for Film Blowing and Thermoforming. Polymer Engineering & Science, 2006. 46(9): p. 1190-1195.
2- Doi, M. and S.F. Edwards, Dynamics of Concentrated Polymer Systems. Part 2.-Molecular Motion Under Flow. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 2: Molecular and Chemical Physics, 1978. 74: p. 1802-1817.
3- Doi, M. and S.F. Edwards, Dynamics of Concentrated Polymer Systems. Part 3.-The Constitutive Equation. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 2: Molecular and Chemical Physics, 1978. 74: p. 1818-1832.
4- Doi, M. and S.F. Edwards, Dynamics of Concentrated Polymer Systems. Part 1.-Brownian Motion in the Equilibrium State. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 2: Molecular and Chemical Physics, 1978. 74: p. 1789-1801.
5- John, D. and L. Ronald, Structure and Rheology of Molten Polymers From Structure to Flow Behavior and Back Again. 2006, Munich: Hanser Gardner Publications.
6- Benham, E. and M. McDaniel, Ethylene Polymers, HDPE. Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 2002. 2.
7- Shroff, R.N. and H. Mavridis, Long-Chain-Branching Index for Essentially Linear Polyethylenes. Macromolecules, 1999. 32(25): p. 8454-8464.
8- Chen, X., C. Costeux, and R.G. Larson, Characterization and Prediction of Llong-Chain Branching in Commercial Polyethylenes by a Combination of Rheology and Modeling Methods. Journal of Rheology, 2010. 54(6): p. 1185-1205.
9- Inkson, N.J., et al., Predicting Low Density Polyethylene Melt Rheology in Elongational and Shear Flows with ``Pom-Pom'' Constitutive Equations. Journal of Rheology, 1999. 43(4): p. 873-896.
10- McLeish, T.C.B., Long Chain Branching. Chemical Engineering Research and Design, 2000. 78(1): p. 12-32.
11- Graham, R.S., T.C.B. McLeish, and O.G. Harlen, Using the Pom-Pom Equations to Analyze Polymer Melts in Exponential Shear. Journal of Rheology, 2001. 45(1): p. 275-290.
12- McLeish, T.C.B., Tube Theory of Entangled Polymer Dynamics. Advances in Physics, 2002. 51(6): p. 1379-1527.
13- McLeish, T. and R. Larson, Molecular Constitutive Equations for a Class of Branched Polymers: The Pom-Pom Polymer. Journal of Rheology, 1998. 42(1): p. 81-110.

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما