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Rheologische Untersuchungen an binären Mischungen aus Polydimethylsiloxanen unterschiedlicher Molmasse in Abhängigkeit von Druck und Temperatur
M. Schnell (1997)


Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der theoretischen Beschreibung des Viskositätsverhaltens binärer Mischungen aus Polysiloxanen. Zur Erweiterung vorhandener Literaturdaten wurden Messungen in Abhängigkeit von Druck und Temperatur durchgeführt. Mit ihrer Hilfe sollte geklärt werden, in welchem Umfang theoretische Parameter druck- und temperaturabhängig sind.

Dem verwendeten theoretischen Ansatz liegt die Überlegung zugrunde, daß die Reibung zwischen Molekülen an deren Oberfläche erfolgt. Darin treten die Parameter γ, α und β auf:
γ gibt als geometrischer Faktor an, wie groß der Unterschied im Verhältnis Segmentoberfläche zu Segmentvolumen für die Mischungskomponenten ist. Zur Beschreibung der hydrodynamischen und thermodynamischen Wechselwirkungen dient der Parameter α; β berücksichtigt die Änderung des Fließmechanismus mit der Zusammensetzung (undurchspülte bzw. durchspülte Knäuel) und wird nicht angepaßt, sondern ist aus unabhängigen Informationen zugänglich.

Die Auswertung vorhandener Literaturdaten für binäre Siloxanmischungen ergibt, daß die Viskosität in allen Fällen mit den beiden anpaßbaren Parametern g und a quantitativ beschreibbar ist. Diese ergeben das kritische Molekulargewicht Mc in guter Übereinstimmung mit dem aus den reinen Polysiloxanen bestimmten Wert. Unterhalb des kritischen Molekulargewichts kann α=0 gesetzt werden, was auch aus theoretischen Überlegungen hervorgeht. Paßt man auch den aus unabhängigen Messungen vorgegebenen Parameter β an, so erhält man den Staudingerindex in bemerkenswert guter Übereinstimmung mit den direkt gemessenen Daten.

Zur Untersuchung der Druck- und Temperatureinflüsse auf diese Parameter wurde je ein System unterhalb bzw. oberhalb von Mc gewählt. Es zeigte sich, daß Molekulargewichtseinflüsse viel stärker ausgeprägt sind als Druck- und Temperatureinflüsse. Der γ - Wert bleibt bei dem niedermolekularen System bis 100° C konstant und fällt bei weiterer Temperaturerhöhung ab; er ist außerdem druckunabhängig. Der Wechselwirkungsparameter α kann gleich null gesetzt werden. Bei dem höhermolekularen System fällt γ ebenfalls mit steigender Temperatur, während α ansteigt. Beide Parameter nähern sich bei hohem T konstanten Werten. Druck wirkt sich umgekehrt aus: γ steigt mit steigendem p, während α fällt.


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