Der Einfluß von Verhakungen auf die mechanische Relaxation und das Fließen der amorphen Polymeren

Zusammenfassung

Eine „Verhakung“ wird als Spezialfall der Konformationen zweier sich berührender Ketten definiert und damit die Verhakungsdichte der amorphen Polymeren und ihre AbhÄngigkeit von der Grundmolekülgröße und der Konzentration abgeleitet. Experimente bestÄtigen diese Ergebnisse. Das Zeitgesetz der mechanischen Relaxation wird aus der gekoppelten Diffusion von Kettenstücken zwischen Verhakungspunkten im Netzwerk aus verhakten Molekülen abgeleitet und seine AbhÄngigkeit vom Molgewicht der Polymeren und ihrer Konzentration befriedigend durch das Experiment bestÄtigt. Auch die ViskositÄten bei kleinen SchubspannungenΤ und dieΤ ^*, bei denen eine StrukturviskositÄt deutlich zu werden beginnt, lassen sich bei Polyisoprenen mit Molgewichten um 10⁵ mit der Theorie richtig berechnen. Weitere Aussagen der Theorie betreffen die KonzentrationsabhÄngigkeit der ViskositÄt sowie die Mindestmolgewichte und Mindestkonzentrationen, oberhalb denen StrukturviskositÄt beobachtet wird. Sie werden ebenso wie die Größe der Netzbögen und der statistischen Segmente vom Experiment bestÄtigt. Die Theorie lÄßt schließlich auch die komplizierten Einflüsse der Molgewichtsverteilung auf die mechanische Relaxation und das Fließen der Polymeren verstehen. Die molekulare Vorstellung von einer Verhakung der Fadenmoleküle beschreibt also das Verhalten der amorphen Polymeren oberhalb ihrer Einfriertemperatur richtig.

Summary

“Entanglement” is defined as a special case of conformations of two chains touching each other, and thus the density of the entanglements of the amorphous polymers and its dependence upon the size of the base molecule and the concentration are derived. Experiments confirm these results. The time law of mechanical relaxation is derived from the coupled diffussion of chain pieces between points of entanglement in the network of entangled molecules. The dependence of this law upon the molecular weight of the polymers and their concentration is satisfactorily confirmed by experiment. Also, the viscosities at small shear stressesΤ, and theΤ ^* at which a non-Newtonian viscositv begins to become distinct, can be correctly calculated with the theory in case of polyisoprenes with molecular weights around 10⁵. Further statements of the theory concern the dependence of the viscosity on the concentration, as well as the minimum molecular weights and the minimum concentrations above which non-Newtonian viscosity is observed. They are confirmed by the experiment just like the size of the network chaines and the statistical links. Finally, the theory also makes understandable the complicated influences of the distribution of the molecular weights on the mechanical relaxation and the flow of the polymers. The molecular concept of an entanglement of the linear macromolecules therefore correctly describes the behaviour of the amorphous polymers above the glas transition temperature.