Messung der dynamischen Eigenschaften verdünnter Polymerlösungen

Zusammenfassung

Ein neuartiges Rheometer zur Ermittlung der rheologischen Eigenschaften von Polymerlösungen im linear-viskoelastischen Bereich wird vorgestellt. Durch Anwendung der Laser-Doppler-Anemometrie, die eine im hydro-dynamischen Sinn störungsfreie Meßmethode darstellt, ist es möglich, niedrig-viskose bis hin zu wasserähnlichen Proben zu vermessen.

Zur Bewältigung der in großer Zahl anfallenden Daten und Rechenoperationen findet ein Mikrocomputer-System Verwendung. Es erledigt im einzelnen die Aufgaben Versuchsablauf-Steuerung, Meßwerterfassung, Auswertung, Dokumentation und graphische Darstellung der Ergebnisse.

Anhand von Messungen an newtonschen Flüssigkeiten werden der Funktionsnachweis erbracht und die Betriebsbereiche der Ringspaltsysteme unterschiedlichen Durchmessers ermittelt.

Die viskoelastischen Eigenschaften von wäßrigen Polyethylenoxid- und Polyacrylamid-Lösungen niedriger Viskosität lassen sich über einen Frequenzbereich von 0,1 bis 100 Hz messen. Die Ergebnisse werden mit Hilfe der komplexen Viskositätsfunktion dargestellt. Daraus läßt sich als gleichwertige Darstellung das diskrete Relaxationsspektrum eines konkreten Stoffgesetzes gewinnen.

Abstract

A novel rheometer for determining the elastic characteristics of polymeric solutions in the linear-viscoelastic region is described. Laser-Doppler anemometry, which does not introduce hydrodynamic disturbances, is used to enable low viscosity liquids including water-like samples to be measured.

A microcomputer system is utilized to control the experiments, store and analyse the measured data, and provide graphical representations of the results. Measurements on Newtonian liquids verified the validity of the method and allowed the operational regions of the annulus systems with different diameters to be determined.

The elastic characteristics of low viscosity aqueous solutions of polyethyleneoxide and polyacrylamide can be measured at frequencies from 0.1 to 100 Hz. The results are presented using the complex viscosity function. As a result the discrete relaxation spectrum of a special material law can be obtained as an equivalent representation.