Die temperatur- und druckinvariante Darstellung der Scherviskosität von geschmolzenem Polymethylmethacrylat

Zusammenfassung

An Polymethylmethacrylaten mit zahlenmittleren Molekulargewichten zwischen 8000 und 145000 g/Mol wurde die Scherviskositätη bei Temperaturen im Bereich von 130–190 °C und bei Drücken bis zu 1000 kp/cm² in Abhängigkeit vom Schergefälle$\dot \gamma$ gemessen. Trägt man die an ein und derselben Probe gemessenen relativen Viskositätenη/η ₀ (η₀ untere Newtonsche Viskosität) überη ₀·$\dot \gamma$ doppeltlogarithmisch auf, so erhält man eine einzige temperatur- und druckinvariante Kurve („master curve“). Mit sinkendem Molekulargewicht machen sich jedoch bei großen Abszissenwerten zunehmend Abweichungen von der Temperatur- und Druckinvarianz bemerkbar. Die an Proben mit verschiedenem Molekulargewicht ermittelten invarianten Kurven weisen Wendepunkte auf, die sich mit wachsendem Molekulargewicht immer mehr zu niedrigeren Werten vonη/η ₀ verlagern. Durch Verschieben in Abszissenrichtung kann man die Kurven bis zu ihren Wendepunkten miteinander zur Deckung bringen und erhält auf diese Weise einen begrenzten Bereich der Molekulargewichtsinvarianz.

Die Temperatur- und Druckinvarianz läßt sich sowohl mit den vonPrandtl undEyring als auch mit den vonF. Bueche entwickelten Modellen für das Fließen von Hochpolymeren begründen. Aus der Temperatur- und Druckinvarianz folgt, daß der Temperatur- und der Druckkoeffizient der Viskosität mit zunehmendem Schergefälle in gleicher Weise abnehmen und ein Minimum durchlaufen, wie auch experimentell bestätigt wird.

Summary

The shear viscosityη of polymethylmethacrylates (number average molecular weights from 8000 to 145000 g/mole) was measured in dependence of shear rate$\dot \gamma$ in the temperature range from 130–190 °C and with pressures up to 1000 kp/cm². If for one specimenηη ₀ (η ₀ lower Newtonian viscosity) is plotted overη ₀·$\dot \gamma$, both in logarithmic scales, one gets a curve, which is independent of temperature and pressure (master curve). With decreasing molecular weights increasing deviations from the master curve are found. The master curves found with specimens of different molecular weights have inflection points, which shift to lower values ofηη ₀ with increasing molecular weight. By shifting of the whole curves in direction of the abscissa the parts until to the inflection point might be reduced to a single plot which is independent of molecular weight.

The independence of temperature and pressure might be derived from the models developed by eitherPrandtl andEyring orF. Bueche for the flow in high polymers. From this follows that the temperature- and the pressure-coefficient of viscosity will similarly decrease with increasing shear rate until to a minimum, which was experimentally verified.