spannversuch mit polymerschmelze
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Versuch P3. Spannversuch mit Polymerschmelze. Ablauf. Theorie Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen Materialien und Methoden Resultate Diskussion. Ablauf. Theorie Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Spannversuch mit Polymerschmelze
Versuch P3
Ablauf
Theorie Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen
Materialien und Methoden Resultate Diskussion
Ablauf
Theorie Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen
Materialien und Methoden Resultate Diskussion
Begriffe
Rheologie 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
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 Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen
Materialien und Methoden Resultate Diskussion
Materialien
Probe: PDMS (Polydimethylsiloxan, 04A006)
Apparatur: MCR 300 (Physica, Modular Compact
Rheometer)ARES
Methoden
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 10 333 200
3 0.1 10 100 200
4 1 20 20 200
5 10 100 10 200
Versuch ARES
Frequenzbereich Amplitude Punkte pro Dekade
0.01-100 rad/s 10 % 5
Ablauf
Theorie Begriffe Lineare/Nichtlineare Viskoelastizität Abbildungsrelationen
Materialien und Methoden Resultate Diskussion
Resultate
n τi gi
[-] [s] [Pa]
1 0.000622 311202 0.003187 415003 0.01681 447904 0.08321 363405 0.3883 173506 1.856 42367 9.688 606.78 55.5 59.649 493.1 2.168
Diskretes Relaxationszeitenspektrum von PDMS 04A006 bei 25°C
Berechnung: Einhüllenden Gleissle Spiegelung Cox-Merz Relation
1 Scherviskosität η+(γ,t)
1E-2 1E-1 1E+0 1E+1 1E+2 1E+3 1E+41E+2
1E+3
1E+4
1E+5
0.01 1/s
0.03 1/s
0.1 1/s
1 1/s
2 1/s
Einhül-lende
t [s]
η+
(γ,t
) ,
η0
(t)
Linear viskoelastische Einhüllende
n τi gi
[-] [s] [Pa]
1 0.000622 311202 0.003187 415003 0.01681 447904 0.08321 363405 0.3883 173506 1.856 42367 9.688 606.78 55.5 59.649 493.1 2.168
2 Erste Normalspannung ψ1+(γ,t)
1E-2 1E-1 1E+0 1E+1 1E+2 1E+3 1E+4 1E+5 1E+61E+0
1E+1
1E+2
1E+3
1E+4
1E+5
1E+6
1E+7
0.01 1/s0.03 1/s0.1 1/s1 1/s2 1/sEinhüllende
t [s]
Ψ1
(t)
3 Scherviskosität η0(1/t) & die 5 GG-Werte
1E-21E-11E+01E+11E+21E+31E+1
1E+2
1E+3
1E+4
1E+5
n0(1/t)
0.01 1/s
0.03 1/s
1/t [1/s]
η0
(1/t
) ,
η(γ
) n0(1/t)
Gleissle Spiegelung
4 komplexe Viskosität und 5 GG-Werte
1E-21E-11E+01E+11E+21E+31E+2
1E+3
1E+4
1E+5
ln*l(w)0.01 1/s0.03 1/s0.1 1/s1 1/s2 1/s
ω [1/s]
lη*l
(ω)
, η
(γ)
lη*l(ω)
Cox-Merz Relation
5 Schubspannung & 1. Normalspannung
0 0.5 1 1.5 2 2.50E+0
1E+4
2E+4
3E+4
4E+4
p21(ÿ)
N1(y)
γ[1/s]
p2
1 ,
N1
[P
a] p21(γ
)
N1(γ)
6 komplexe Viskosität und Scherviskosität
1E-21E-11E+01E+11E+21E+31E+3
1E+4
1E+5
n0(t)ln*l(w)
1/t , ω [1/s]
η0
(t)
, lη
*l(ω
)
lη*l(ω)
n0(t)
Ablauf
Theorie 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