اثر شاخه های جانبی بلند بر رفتار ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی پلی اتیلن مذاب در جریان های برشی و کششی
چکیده
مطالعه اثر شاخه های جانبی بلند بر رفتار ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی پلی اتیلن ها، مورد توجه بسیاری از پژوهش گران در طول بیست سال گذشته بوده است. آنچه در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است مطالعه ساختارهای چند پلی اتیلن تجاری است. بدین منظور چند نمونه پلی اتیلن متالوسن شاخه ای و خطی به همراه سه گروه از ldpeهای تولید شده با راکتورهای لوله ای، اتوکلاو و cstr، برای بررسی رئولوژیکی انتخاب شدند. مشخصات ملکولی این نمونه ها شامل وزن ملکولی، توزیع وزن ملکولی، شعاع ژیراسیون و تعداد شاخه های بلند به کمک gpc-malls و یا از مراجع مربوطه استخراج شد. رفتار ویسکوالاستیک خطی این نمونه ها در قالب منحنی های g و g" بر حسب فرکانس، ?0 بر حسب وزن ملکولی وزنی و همچنین منحنی های ? بر حسب |g*| (van gurp-palmen) مورد بررسی قرار گرفت. مشاهدات کیفی نشان داد ساختارهای شاخه ای متالوسن، مدول های ماده را افزایش داده درحالی که این مدول ها در نمونه های اتوکلاو و cstr کاهش یافته و در نمونه های لوله ای در بعضی موارد کاهش و در برخی افزایش نشان داده اند. با توجه با این مشاهدات می توان نتیجه گرفت که شاخه های بلند دو اثر متفاوت را بر روی این رفتار نشان می دهند. افزایش شاخه های بلند از یک طرف باعث افزایش نقاط انتهایی می شوند، که زمان آسودگی از تنش را افزایش می دهند و از طرف دیگر باعث کند شدن حرکت مارگونه می گردند که زمان آسودگی از تنش کلی را کاهش می دهند. بنابراین این تغییرات در مجموع تعیین کننده تعداد و نوع شاخه-های جانبی بلند بوده است. در بررسی رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی ابتدا مدل molecular stress function (msf) مورد بازبینی مجدد قرار گرفت و فرض فشردگی شاخه های جانبی با فرض احتمال کشیدگی آنها جایگزین شد. دو فرضیه مذکور با داده های تجربی چند ldpe با ساختارهای مشخص مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی ها نشان دادند که فرض کشش شاخه های جانبی، نتایج آزمون های کششی را بهتر از فرض فشردگی شاخه های جانبی پیش بینی می کند. در ضمن استفاده از مدل msf برای پیش بینی هم زمان سایر رفتارهای غیرخطی در جریان های برشی گذرا و large amplitude oscilatory shear (laos) تنها با چهار پارامتر fmax، ?، a2 و ?a موفقیت آمیز بود. مطالعات تجربی و نظری نشان داد که پارامتر fmax بر بیشینه گرانروی کششی حاکم است که در ldpeهای لوله ای ثابت است درحالی که در ldpeهای اتوکلاو و cstr با کاهش سرعت کشش افزایش می یابد. پارامتر ? به میزان شاخه های جانبی وابسته است و بر شیب نقطه شروع سخت شوندگی ناشی از کرنش و همچنین میزان کمیت q0 در جریان تغییرشکل برشی نوسانی با دامنه متوسط، حاکم است. پارامتر a2 تابع افزایش ناگهانی گرانروی برشی و پارامتر ?a تابع زمان آسودگی از تنش شاخه های جانبی است که این زمان به نوع شاخه های جانبی وابسته است. در پایان باید به طراحی و ساخت رئومتر کششی اشاره کرد که توانایی انجام آزمون های رشد تنش، خزش و رهایش از تنش را دارا می باشد.