The influence of swelling by water vapour on the mechanical properties of a polymer

Summary

The mechanical properties of an alkyd resin as a function of temperature and degree of swelling have been measured. It appears that both plastification by swelling and by temperature increase can be described as a shift of the creep curve to shorter time ranges without change of shape. Creep curves obtained at various water vapour pressures could be superposed to give a master-curve corresponding to the dry state, just as creep curves obtained at various temperatures can be superposed to a master-curve at a reference temperature. The plastification by temperature increase can be explained with the concept of the free volume. For this quantity, and for the coefficients of thermal volume expansion, values are found which agree with those which may be expected. The plastification by swelling, however, cannot be explained in this simple way.

Zusammenfassung

Die mechanischen Eigenschaften eines Alkydharzes in Abhängigkeit von Temperatur und Quellungsgrad wurden gemessen. Es scheint, daß beides, Plastifizierung durch Quellung und durch Temperatursteigerung, als eine Verschiebung der Kriechkurve zu kürzeren Zeitbereichen ohne Gestaltsänderung wiedergegeben werden kann. Die erhaltenen Kriechkurven für verschiedene Wasserdampfdrucke können zu einer Master-Kurve entsprechend dem Trockenzustand überlagert werden, gerade so, wie Kriechkurven für verschiedene Temperaturen eine reduzierte Darstellung bei einer Bezugstemperatur erlauben. Die Plastifizierung durch Temperaturanstieg wird bekanntlich durch das freie Volumen erklärt. Für diese Größe und für die Koeffizienten der thermischen Volumenausdehnung werden Werte gefunden, die gut mit den zu erwartenden übereinstimmen. Die Plastifizierung durch Quellung läßt sich jedoch nicht auf diese einfache Weise deuten.