Rheologica Acta

, Volume 6, Issue 1, pp 92–100 | Cite as

Das Grundgesetz für die mechanische Relaxation und das Fließen unvernetzter Fadenmoleküle

  • M. Hoffmann
Originalarbeiten

Zusammenfassung

Amorphe Polymere ausreichend hohen Molgewichts befinden sich in einem dynamischen Gleichgewicht der Verhakung ihrer Moleküle. Dabei diffundieren die Moleküle ständig mit ihren Kettenenden durch die Schlaufen der tetraederförmigen Verhakungen, lösen dabei eine Verhakung und bilden sofort wieder eine neue an anderer Stelle, so daß das MolgewichtMc der Kettenstücke zwischen den Verhakungsstellen zeitlich konstant ist. In der Nähe der Kettenenden werden Verhakungen häufiger gelöst und wieder gebildet als mehr in der Mitte der Fadenmoleküle. Dort bleiben deshalb Dehnungszustände der Kette länger erhalten als an den Kettenenden. Mit dieser Vorstellung kann man die mechanische Relaxation der Polymeren gut beschreiben. Man benötigt dazu außer dem Molgewicht drei Konstanten.-Beim Fließen der Polymeren werden die in der Mitte liegenden Kettenstücke wegen ihrer großeren Relaxationszeit stärker gedehnt als die am Kettenende liegenden Teile. Im Gleichgewicht stellt sich eine Dehnungsverteilung ein, mit der man dieNewton-Viskosität berechnen kann. Strukturviskosität tritt dann auf, wenn in der Dehnungsverteilung starke Dehnungen auftreten. Bei starker Dehnung löst sich ein Kettenstück schneller als normal aus seinen Verhakungen, weil es dann auf die Verhakungpunkte eine größere Kraft ausübt als in ungedehntem Zustand.

Summary

Entangling and disentangling of chain-molecules give rise to an equilibrium concentration of entanglements and a time-law for the relaxation of momentarily strained pseudonetwork-chains. The network-chains in the middle of the molecules can only relax more slowly than those near the ends. This leads to distributions of strains during the flow. In case of large strains a network-chain must disentangle more quickly than in the unstrained state, which results in non-Newtonion viscosity and abnormally quick relaxation. Experiments confirm this theory to a large extent.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur

  1. 1).
    Maxwell, J. C., Phil. Trans. Roy. Soc. London157, 52 (1867); Scientific Papers2, 26 (Cambridge Univ. Press 1890).Google Scholar
  2. 2).
    Boltzmann, L., Pogg. Ann. Physik7, 624 (1876).Google Scholar
  3. 3).
    Wiechert, E., Wied. Annalen Physik50, 335, 546 (1893).Sips, R., J. Polymer Sci.1950, 69.Google Scholar
  4. 4).
    Voigt, W., Abhandlungen Göttingen Ges. Wiss.1899, 36,Kuhn, W., Z. physik. Chem. B42 (1939);K. Bennewitz undH. Rötger, Physik Z.40, 416 (1939);W. Holzmüller undE. Jenkel, Z. physik. Chemie A186, 359 (1940).Aleksandrov, A. P. undJ. U. S. Lazurkin, Acta Physikochim. URSS12, 647 (1940).Alfrey, T., Mechanical Behavior of High Polymers, Appendix II, p. 533 (New York 1948).Ferry, J. D. undM. L. Williams, J. Colloid Sci.7, 347 (1952); J. Polym. Sci.11, 169 (1953).Andrews, R. D., Ind. Engng. Chem.44, 707 (1952).Schwarzl, F. undA. J. Staverman, Physika18, 791 (1952).Rouse, P. E., J. Chem. Phys.21, 1272 (1953).Bueche, F., J. Chem. Phys.22, 603 (1954).Zimm, B. H., J. Chem. Phys.24, 269 (1956).Cerf, R., J. Polymer. Sci.23, 125 (1957).Nakada, O., J. Phys. Soc. Japan10, 804 (1955).Miyake, A., J. Polymer Sci.22, 560 (1956).Pao, Y. H., J. Chem. Phys.25, 1294 (1956).Copie, M., J. chim. phys.53, 440 (1956).Mark, H. undA. V. Tobolsky, Physikal Chemistry of High Polymeric Systems, p. 344 (New York 1950).Bueche, F., J. Appl. Phys.26, 738 (1955).Green, M. S. andA. V. Tobolsky, J. Chem. Phys.14, 80 (1946).Yamamoto, M., J. Phys. Soc. Japan11, 413 (1956).Yamamoto, M. undH. Inagaki, Busseiron Kenkyû55, 25 (1952).Toggenburger, R., K. Beck undS. J. Gill, J. Polymer. Sci. A1, 1779 (1963).Hoffmann, W., Rheol. Acta5, 101–130 (1966).Kast, W., Physik d. Hochpolymeren4, 427f. (1956).Meskat, W. in:W. Kast, Makromolekulare Chemie6,114–26 (1950).Giesekus, H., Rheol. Acta5, 29 (1966).Volkenstein, M. V., Configurational Statistics of Polymeric Chains (New York 1966).Birshtein, T. M. andO. B. Ptitsyn, Conformations of Macromolecules (New York 1963).Google Scholar
  5. 5).
    Slonimskii, G. L., Jupac-Kongress (Prag 1966).Google Scholar
  6. 6).
    Rouse, P. E., jr., J. chem. Physics21, 1272 (1953).Bueche, F., J. chem. Physics22, 1570 (1954)Peterlin, A. undM. Copic, J. appl. Physics27, 434 (1956).Ikeda, Y., J. phys. Soc. Japan12, 378 (1957).Takemura, T., J. Polymer Sci.27, 549 (1958).Passaglia, E., Y. T. Yang undN. J. Wegener, J. Polymer Sci.47, 333 (1960).Zimm, B. H., J. chem. Physics24, 269 (1956); Amer. N. Y. Acad. Sci.89, 760 (1961).Peterlin, A., Makromolekulare Chemie44–46, 338 (1961).CrossRefGoogle Scholar
  7. 7).
    Hoffmann, M. undK. Rother, Makromolekulare Chemie80, 95 (1964).CrossRefGoogle Scholar
  8. 8).
    Lodge, A. S., Trans. Faraday Soc.52, 120 (1956).Bagley, E. B. undD. C. West, J. appl. Physics29, 1511 (1958).Porter, R. S. undJ. S. Johnson, J. appl. Polymer Sci.3, 200 (1960); J. appl. Physics32, 2326 (1961); J. Polymer Sci.50, 379 (1961); Trans. Soc. Rheolog.6, 107 (1962).CrossRefGoogle Scholar
  9. 9).
    Bueche, F., J. Chem. Phys.20, 1959 (1952);25, 599 (1956); Physical Properties of Polymers, p. 67 ff. (New York 1962).CrossRefGoogle Scholar
  10. 10).
    Kuhn, W. undF. Grün, Kolloid-Z.101, 248 (1942).James, H. M. undE. Guth, J. Chem. Physics11, 455 (1943), 470.P. J. Flory, Principles of Polymer Chemistry, Cornell Univ. Press. 427 (1953).CrossRefGoogle Scholar
  11. 11).
    Kuhn, W., Kolloid-Z.68, 2 (1934);E. Guth undH. Mark, Monatsh. Chem.65, 93 (1934). Lord Rayleigh, Phil. Mag.37, 321 (1919);S. Chandrasehkar, Revs. Mod. Phys.15, 3 (1943).P. J. Flory, Principles of Polymer Chemistry, Cornell Univ. Press, 405 (1953).CrossRefGoogle Scholar
  12. 12).
    Isihara, A., J. Phys. Soc. Japan5, 201 (1950).P. Debye undF. Bueche, J. Chem. Phys.20, 1337 (1952).F. Bueche, Physical Properties of Polymers,34 (New York 1962).Google Scholar
  13. 13).
    Flory, P. J., Chem. Revs.35, 51 (1944); Ind. Engng. Chem.38, 417 (1946); Principles of Polymer Chemistry, 463, Cornell Univ. Press (1953).CrossRefGoogle Scholar
  14. 14).
    Tobolsky, A. V., Properties and Structure of Polymers, 95 (New York 1960).Google Scholar
  15. 15).
    Tobolsky, A. V. undK. Murakami, J. Polymer Sci.40, 443 (1959);Tobolsky, A. V., Properties and Structure of Polymers, 188 (New York 1960).CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Dr. Dietrich Steinkopff Verlag 1967

Authors and Affiliations

  • M. Hoffmann
    • 1
  1. 1.Wissenschaftlichen Hauptlaboratorium der Farbenfabriken Bayer AGLeverkusen

Personalised recommendations