Viscous properties of calcium carbonate filled polymer melts

Summary

The viscous properties of calcium carbonate filled polyethylene and polystyrene melts were examined. The relative vircosityη _r defined in the previous paper gave an asymtptotic value(η _r)_l in the range of the shear stress below 10⁵ dyne/cm².(η _r)_l of the calcium carbonate filled system was higher than that of the glass beads or glass balloons filled system at the same volume fraction of the fillerφ. Maron-Pierce equation withφ ₀ = 0.44 was able to approximate the(η _r)_l — φ relationship. However, it was deduced here that the high value of(η _r)_l of calcium carbonyl filled system was due to the apparent increase ofφ and this increase was attributed to the fixed polymer layer formed on the powder particle. By assuming the particle as a sphere with a diameter of 2 µm, the thickness of the fixed polymer layer was estimated as about 0.17 µm. The yield stress estimated from the Casson's plots increased exponentially withφ.

Zusammenfassung

Es wurden die viskosen Eigenschaften von Polyäthylen-und Polystyrol-Schmelzen untersucht, die mit Kalziumkarbonat-Teilchen gefüllt waren. Für die relative Viskositätη _r, wie sie in einer vorangegangenen Veröffentlichung definiert worden war, ergab sich bei Schubspannungen unterhalb 10⁵ dyn/cm² ein asymptotischer Wert(η _r)_l. Dieser war bei den mit Kalziumkarbonat gefüllten Schmelzen höher als bei Schmelzen, die bis zur gleichen Volumenkonzentrationφ mit Glaskugeln oder Glasballons gefüllt waren. Die (η _r) _l —φ-Abhängigkeit ließ sich durch eine Gleichung nachMaron und Pierce mitφ ₀ = 0,44 beschreiben. Es wurde jedoch geschlossen, daß der hohe(η _r)_l-Wert der mit Kalziumkarbonat gefüllten Schmelzen auf eine scheinbare Zunahme vonφ zurückzuführen ist, verursacht durch eine feste Polymerschicht auf der Teilchenoberfläche. Unter Annahme kugelförmiger Teilchen mit einem Durchmesser von 2 µm ließ sich die zugeordnete Schichtdicke zu 0,17 µm abschätzen. Die mittels der Casson-Beziehung geschätzte Fließspannung ergab eine exponentielleφ-Abhängigkeit.