Effect of concentration and polydispersity on flow birefringence of polystyrene

Summary

Normal stresses were estimated from viscosity and flow birefringence measurements on solutions and melts of substantially two samples of polystyrene. A large range of concentration and temperatures was covered.

The interpretation of results was tried along lines originally handled for dilute solutions only. In meeting the requirements of this method, a well-known reduction scheme with respect to concentration (and temperature) was rediscussed and applied. For the sample with a narrow molecular weight distribution this procedure was very satisfactory. For the polydisperse sample, however, the reduction with respect to concentration was only partly successful.

For this latter sample it could be shown that results on very dilute solutions corresponded with those on the bulk polymer. This is in favour of the current concept for molten bulk polymers and, in particular, of the interpretation given to polydispersity effects. Deviations at intermediate concentrations are qualitatively interpreted in terms of an inhomogeneous dispersion of solvent between high and low molecular weight species.

Zusammenfassung

Für die Abschätzung von Normalspannungen, wie sie an strömenden Lösungen und Schmelzen auftreten, wurden Daten von Viskosität und Strömungsdoppelbrechung herangezogen, die in der Hauptsache an zwei Polystyrolproben gemessen wurden. Hierfür wurde ein großer Bereich von Konzentrationen und Temperaturen bestrichen.

Für die Interpretation wurden Gedankengänge herangezogen, die ursprünglich nur für verdünnte Lösungen entwickelt wurden. Deshalb war die Verwendung eines Reduktionsschemas in bezug auf Konzentration (und Temperatur) angezeigt. Für die Probe mit einer schmalen Molekulargewichtsverteilung wurden hiermit sehr befriedigende Resultate erzielt. Für die polydisperse Probe war die Reduktion in bezug auf die Konzentration jedoch nur zum Teil erfolgreich.

Dieser Erfolg besteht darin, daß die an sehr verdünnten Lösungen erhaltenen Ergebnisse zu den an der reinen Schmelze erhaltenen passen. Dies liefert eine Stütze für die herrschenden Auffassungen über Polymerschmelzen und insbesondere über die Interpretation von Polydispersitätseffekten. Bei mittleren Konzentrationen gefundene Abweichungen wurden als Folge einer inhomogenen Verteilung des Lösungsmittels zwischen hoch- und niedermolekularen Anteilen betrachtet.