Utility of parallel-plate plastometer for rheological study of filled polymer melts

Summary

In order to test the applicability of the parallel-plate plastometer to the rheological study of filled polymer melts, viscous properties of polyethylene and polystyrene filled with particles and short fibers were measured by this apparatus. Flow curves in the low range of shear rate were obtained by approximating the materials as Ostwald-de-Waele liquids. Up to about 0.5 of the volume fraction of the filler,φ, there was no problem and the utility of the apparatus was clearly shown. Whenφ increased more, the results were not necessarily self-consistent because the flow became unstable. Experiments on samples with highφ showed that the unstable flow resulted in an apparent yield stress which agreed with that estimated from the Casson's plots.

Zusammenfassung

Um die Anwendbarkeit des Parallel-Platten-Plastometers für die rheologische Untersuchung von Schmelzen gefüllter Polymerer zu prüfen, wurden mit einem solchen Gerät die viskosen Eigenschaften von Polyäthylen und Polystyrol-Proben gemessen, die mit Teilchen oder kurzen Fasern gefüllt waren. Im Bereich niedriger Schergeschwindigkeiten ließen sich die Fließkurven mit Hilfe der Ostwald-de Waele-Gleichung approximieren. Bis zu einer Füllstoff-Volumenkonzentrationφ von etwa 50% traten keine Komplikationen auf, so daß die Eignung des Geräts für diese Fälle klar erwiesen werden konnte. Wenn jedochφ noch weiter gesteigert wurde, waren die Ergebnisse durchweg nicht mehr widerspruchsfrei, da dann der Fließvorgang instabil wurde. Versuche mit hohen Volumenkonzentrationen zeigten, daß die Fließinstabilität eine scheinbare Fließgrenze zur Folge hat, deren Größe mit dem aus einer Casson-Darstellung abgeschätzten Wert in etwa übereinstimmt.