Rheologie und rheologische Eigenschaften – Synthetischer Kautschuk

Heute möchten wir Ihnen einige nützliche Informationen über die Rheologie geben.  

Rheologie ist die Wissenschaft

, die den Fluss eines Emulsions-körpers und den Deformationszustand eines Festkörpers unter der Einwirkung von Spannung und Verformungskraft analysiert. (Um es ganz einfach zu sagen!) 

Die Geräte, die zur Bestimmung rheologischer Eigenschaften verwendet werden, sind

Reometer. Es gibt viele Arten von Reometern, wie Mehrzweck-Reometer zur Steuerung von Spannung oder Verformungskraft oder Kapillar-Reometer.

Anwendung  

1. Polymer – Schmelzmessung

In der Regel werden rheologische Eigenschaften von Polymeren in verdünnten Lösungen oder geschmolzenen Polymerphasen bestimmt, was eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Molekülstruktur (Molekulargewicht, Molekulargewichtsverteilung und Verzweigungsgrad), des Verarbeitungsverhaltens und der Leistung des Endproduktes spielt.

Bei der Messung rheologischer Eigenschaften von geschmolzenem Polymer wird normalerweise der Schmelzindex verwendet, was ein Verfahren zur Messung der Einzelviskosität darstellt und tatsächlich die Menge des Materials bedeutet, das unter Standardbedingungen (Temperatur, Druck und Zeit) durch ein Kapillarrohr fließt. Der Schmelzindex ist die einfachste und schnellste Methode, um den relativen Unterschied zwischen Polymeren bei der Qualitätskontrolle zu bestimmen und wird häufig verwendet. Allerdings kann er die Unterschiede in der molekularen Struktur nicht genau feststellen und liefert wenig Informationen darüber, wie sich das Material während der Verarbeitung verhält.

Polymere sind komplexe rheologische Materialien und zeigen viskoelastische Eigenschaften, die auf Änderungen von Spannung, Verformung und Temperatur reagieren. Ein klassisches Beispiel ist synthetischer Kautschuk (PDMS), der als Block vorliegt und im Laufe der Zeit und unter dem Einfluss der Schwerkraft langsam wie eine Flüssigkeit fließt und zu einer angesammelten Form wird. Wenn man ihn jedoch formt und hüpfen lässt, verhält er sich elastisch, und wenn man ihn in diesem Zustand plötzlich zieht, bricht er vollständig wie ein spröder Feststoff. Diese Eigenschaften von Polymeren machen es sehr wichtig, deren rheologische Eigenschaften zu messen, um zu verstehen, welcher Zustand bei der Verarbeitung oder nach dem Prozess aufgrund von Aggregation, Verformung und zeitlichen Änderungen vorherrscht.

Zur Messung der folgenden Eigenschaften wird in der Regel ein rotierendes Reometer, das die Steuerung von Spannung oder Verformung ermöglicht, verwendet:

• Messung von viskoelastischen Eigenschaften (G‘, G“, tan delta), die als Funktion der Frequenz (Zeit) und Temperatur wirken
• Messung der Molekülstruktur (Molekulargewicht, Molekulargewichtsverteilung, Verzweigungsgrad) mittels Frequenzbereich und Kriech-/Erholungstest (Null-Scher-Viskosität)
• Messung des Einflusses von langkettiger Verzweigung auf lineare viskoelastische Eigenschaften (Null-Scher-Viskosität, stationäre rückstellbare Nachgiebigkeit)

Kapillar-Reometer werden auch für folgende Messungen eingesetzt:

• Messung der Scherviskosität bei niedrigen Scherbedingungen, die direkt die unter Prozessbedingungen gewonnenen Bedingungen reproduzieren
• Messung von Schmelzbruch, Die-Ausdehnung und Oberflächenunregelmäßigkeiten (Shark Skin), die durch die elastischen Eigenschaften bei hohen Scherraten während der Verarbeitung verursacht werden
• Messung der Zugviskosität und Schmelzstärke, die wichtige Parameter bei der Polymerverarbeitung sind