Spannversuch mit Polymerschmelze

Präsentation zum Thema: "Spannversuch mit Polymerschmelze"—  Präsentation transkript:

1 Spannversuch mit Polymerschmelze
Versuch P3 Spannversuch mit Polymerschmelze

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

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

4 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

5 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)

6 LVE: Mathematisch Gleichgewichtsscheranlaufkurve: Schernullviskosität:
Normalspannungskoeffizient: Grenzfall:

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

8 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

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

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

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

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

13 Methoden-Formeln Normalspannungsdifferenz N1 F= Kraft R=Radius

14 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

15 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

16 Versuch ARES Frequenzbereich Amplitude Punkte pro Dekade
rad/s 10 % 5

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

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

19 1 Scherviskosität η+(γ,t)

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

21 2 Erste Normalspannung ψ1+(γ,t)

22 3 Scherviskosität η0(1/t) & die 5 GG-Werte
Gleissle Spiegelung

23 4 komplexe Viskosität und 5 GG-Werte
Cox-Merz Relation

24 5 Schubspannung & 1. Normalspannung

25 6 komplexe Viskosität und Scherviskosität
n0(t) lη*l(ω)

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

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

28 Diskussion Cox-Merz-Regel erfüllt
Geissle Spiegelungsrelation bestätigt