Das viskoelastische Verhalten von Polyamid-6-Schmelzen

Zusammenfassung

Das rheologische Verhalten von Polyamid-6-Schmelzen mit verschiedenen Molekulargewichten wurde mit Hilfe von Kapillarviskosimetern, einem modifizierten Weissenberg-Rheogoniometer, einem Parallelplatten-Kriechrheometer und einem Schwingungsviskosimeter untersucht. An Meßbeispielen wird der Einfluß der Feuchte und der Meßzeit auf das Stabilitätsverhalten der Schmelze diskutiert. Auf Grund ihrer gleichartigen Schulz-Flory-Molekulargewichtsverteilungen läßt sich für die Viskositätsfunktionen bei einer Normierung der Viskositäts- und Schergeschwindigkeits-Skala mit der Nullviskosität eine Masterkurve konstruieren, die nicht nur temperaturinvariant, sondern auch vom Molekulargewicht unabhängig ist. Die Strangaufweitungen und Einlaufdruckverluste bei Düsenströmung können als Funktionen der Schubspannung an der Düsenwand ebenfalls temperatur- und molekulargewichtsinvariant dargestellt werden. Die aus dynamischen Messungen, aus Messungen der reversiblen Scherung und der 1. Normalspannungs-differenz im linearen Fließbereich ermittelten Gleichgewichts-Nachgiebigkeiten stimmen überein. Als Folge des konstanten Verhältnisses von$\bar M_w /\bar M_n = 2$ ist die Gleichgewichts-Nachgiebigkeit unabhängig vom Molekulargewicht. Die Temperaturabhängigkeit der Nullviskosität folgt einer Arrhenius-Beziehung mit einer vom Molekulargewicht unabhängigen Aktivierungsenergie vonE ₀ = 60 kJ/Mol.

Summary

The rheological behaviour of nylon 6 melts of different molecular weights was investigated by means of capillary viscometers, a modified Weissenberg rheogoniometer, a sandwich creep apparatus, and an oscillatory viscometer. The influence of moisture content and residence time on the stability behaviour of the melts is demonstrated by measurements. Due to the comparable Schulz-Flory molecular weight distributions of the melts a mastercurve for the viscosity functions can be constructed by normalizing the viscosity and the shear rate by means of the zeroshear viscosity. The mastercurve is not only temperature invariant but also independent of the molecular weight. Temperature and molecular weight invariant plots are also obtained for the extrudate swell and entrance pressure losses as functions of the wall shear stress. Coincident values for the steady-state compliance are determined from oscillatory measurements, the recoverable shear strains, and the primary normal stress differences in the linear range of shear flow. As a consequence of the constant ratio$\bar M_w /\bar M_n = 2$ the steady-state compliance is independent of the molecular weight. The temperature dependence of the zeroshear viscosity follows an Arrhenius relation with a constant activation energy ofE ₀ = 60 kJ/Mol.