Spannversuch mit Polymerschmelze Versuch P3 Spannversuch mit Polymerschmelze

Ablauf Theorie Materialien und Methoden Resultate Diskussion Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen Materialien und Methoden Resultate Diskussion

Ablauf Theorie Materialien und Methoden Resultate Diskussion Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen Materialien und Methoden Resultate Diskussion

Begriffe Rheologie Viskoelastizität Rheologisch einfache Flüssigkeit: Von griech. rhei „fliessen“ und logos „Lehre“ Lehre des Verformungs- und Fliessverhalten Viskoelastizität Viskoses und elastisches Verhalten Dominierendes Verhalten hängt von Verformungsgeschwindigkeit ab Rheologisch einfache Flüssigkeit: Gehorchen dem Zeit-Temperaturverschiebungsprinzip

Lineare Viskoelastizität (LVE) Kleine Deformationsgeschwindigkeiten Kräftegleichgewicht Strömung verursacht Orientierung der Teilchen und damit Spannung Reptationsbewegung wirkt spannungsabbauend Reptationszeit: Durch physikalische Verschlaufungen dauert es eine Zeit τd bis zum GG Funktion der Zeit + bei p21 bedeutet, dass die Schubspannung eine Antwort auf eine sprunghafte Zunahme der Schergeschwindigkeit ist (- dementsprechend beim Abschalten der Schergeschwindigkeit)

LVE: Mathematisch Gleichgewichtsscheranlaufkurve: Schernullviskosität: Normalspannungskoeffizient: Grenzfall:

Nichlineare Viskoelastizität Hohe Deformationsgeschwindigkeiten Maximum Starke Abnahme für hohe Deformationsgeschwindigkeiten (weniger Verschlaufungen) Beide Werte konvergieren für t→∞ ( = const) gegen einen Gleichgewichtswert

Abbildungsrelationen Cox-Merz-Regel Viskosität aus dynamischen Messungen ergeben GG-Werten bei hohen Frequenzversuch bei hohen ω einfacher Gleissle Spiegelrelation GG-Werte bei bei hohen ergeben sich aus der Scheranlaufkurve Ermöglichen Vorhersage von nichtlinearen Daten aus linearen Experimenten

Ablauf Theorie Materialien und Methoden Resultate Diskussion Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen Materialien und Methoden Resultate Diskussion

Materialien Probe: PDMS (Polydimethylsiloxan, 04A006) Apparatur: MCR 300 (Physica, Modular Compact Rheometer) ARES

Methoden MCR 300 Kegelwinkel α= 6° Probenradius R= 12,83 mm Messapparatur MCR 300 Kegelwinkel α= 6° Probenradius R= 12,83 mm Tourenzahl n

Methoden-Formeln Schergeschwindigkeit [1/s] Schubspannung [Pa] n= Tourenzahl M= Drehmoment R=Radius α=Kegelwinkel

Methoden-Formeln Normalspannungsdifferenz N1 F= Kraft R=Radius

Experiment Kugel formen, wiegen Auf Rheometerplatte, Masse und Dichte eingeben Kegel auf die Probe hinunterlassen Probe equilibrieren, 5 Minuten stehen lassen Messung durchführen Scherrheometer : misst Drehmoment M Normalkraft F. Schubspannung p21 und Normalspannungsdierenz N1 berechnen

Versuch MCR 300 Versuch Schergeschwindig-keit [1/s] Scherdefor-mation Versuchsdauer [s] Anzahl Messpunkte 1 0.01 10 1000 200 2 0.03 333 3 0.1 100 4 20 5

Versuch ARES Frequenzbereich Amplitude Punkte pro Dekade 0.01-100 rad/s 10 % 5

Ablauf Theorie Materialien und Methoden Resultate Diskussion Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen Materialien und Methoden Resultate Diskussion

Resultate Diskretes Relaxationszeitenspektrum von PDMS 04A006 bei 25°C Berechnung: Einhüllenden Gleissle Spiegelung Cox-Merz Relation n τi gi [-] [s] [Pa] 1 0.000622 31120 2 0.003187 41500 3 0.01681 44790 4 0.08321 36340 5 0.3883 17350 6 1.856 4236 7 9.688 606.7 8 55.5 59.64 9 493.1 2.168

1 Scherviskosität η+(γ,t)

Linear viskoelastische Einhüllende gi [-] [s] [Pa] 1 0.000622 31120 2 0.003187 41500 3 0.01681 44790 4 0.08321 36340 5 0.3883 17350 6 1.856 4236 7 9.688 606.7 8 55.5 59.64 9 493.1 2.168

2 Erste Normalspannung ψ1+(γ,t)

3 Scherviskosität η0(1/t) & die 5 GG-Werte Gleissle Spiegelung

4 komplexe Viskosität und 5 GG-Werte Cox-Merz Relation

5 Schubspannung & 1. Normalspannung

6 komplexe Viskosität und Scherviskosität n0(t) lη*l(ω)

Ablauf Theorie Materialien und Methoden Resultate Diskussion Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen Materialien und Methoden Resultate Diskussion

Diskussion Viskositäten bei höheren Schergeschwindigkeiten weichen mehr von der Gleichgewichtsscheranlaufkurve ab Maxima P21 unter LVE Bedingungen linear und N1 quadratisch mit Schergeschwindigkeit

Diskussion Cox-Merz-Regel erfüllt Geissle Spiegelungsrelation bestätigt