ELASTOMERY - kwartalnik

2019/3 – streszczenia – Scacchi

Michele Scacchi

Różne techniki wykrywania rozgałęzień długich łańcuchów w polimerach poprzez nieliniową charakterystykę lepkosprężystą

Obecność długołańcuchowych rozgałęzień (long chain branching LCB) w polimerze ma duży wpływ na jego właściwości lepkosprężyste i może znacząco wpłynąć na właściwości przetwórcze napełnionej mieszanki gumowej (czas włączenia sadzy, pęcznienie matrycy, zachowanie podczas wytłaczania). Mimo że wpływ architektury molekularnej polimeru na właściwości lepkosprężyste jest zazwyczaj badany za pomocą liniowej charakterystyki lepkosprężystości (LVE), podejście to nie wystarcza do ujawnienia informacji na temat złożonych wzorów rozgałęzień oraz do pełnego zrozumienia zachowań przetwórczych elastomerów. W tym badaniu zastosowano trzy różne techniki nieliniowej charakterystyki reakcji polimerów w celu wykrycia rozgałęzień długołańcuchowych.
Jednym z najczęstszych sposobów oceny stanu LCB w surowym elastomerze jest określenie funkcji tłumienia. Wykorzystując rozdzielność nieliniowego modułu relaksacji naprężeń, G(t,γ), funkcję tłumienia można określić bezpośrednio na drodze eksperymentalnej relaksacji naprężeń, ze zwiększającą się amplitudą odkształcenia. Porównując funkcję tłumienia badanego polimeru z funkcją tłumienia wg modelu Doi-Edwardsa, można ocenić poziom LCB w polimerze. Jedną z najbardziej czułych technik wykrywania LCB w polimerze jest analiza reologiczna z transformacją Fouriera (reologia FT, FT Rheology) za pomocą testu wysokoamplitudowych oscylacji ścinających (large amplitude oscillatory shear, LAOS). Krzywą Lissajou i odpowiednie indeksy LCB wykorzystano do sprawdzania obecności i ilościowego określania poziomu LCB w kilku surowych kauczukach. Technika ta może być stosowana do kontroli jakości w produkcji kauczuku syntetycznego w celu sprawdzenia architektury polimeru. Innym interesującym sposobem scharakteryzowania złożonych wzorów rozgałęzień jest wykonywanie pomiarów zerowego ścinania na reometrze Mooneya o zmiennej szybkości wyposażonym w dwustożkowy wirnik. Reakcja przejściowa wysoko rozgałęzionych elastomerów (e-SBR, NBR, PBR) pozwala wykryć obecność wielokrotnych przekroczeń (multiple overshoots), które są związane z charakterystyczną strukturą molekularną i mogą być wykorzystywane niczym odcisk palca w identyfikacji architektury polimeru.