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Statistical Approach to Non- Newtonian Viscosity of Rubbers

12.Mai 2011 -

Although at present the non-Newtonian flow of rubbers is being invariably associated with molecular entanglements, the lack of a compelling and theoretically firm model, describing the rubber viscosity and its dependence on shear rate, still encourages the use of empirical means, mainly the power law. It is shown in the work that a particular form of the latter, especially eligible for rubbers, can be derived from entanglement depiction by statistical mechanics, using some conceivable assumptions, such as recognition of the power law index as a parameter of entanglement spacing distribution. The results are well supported by experimental evidence acquired from a selection of common rubbers. It is further demonstrated that the analogous line of thought leads to the familiar but curious viscosity dependence on 3.4-power of molecular weight.

Statistische Beschreibung der Nicht-Newton'schen Viskosität von Kautschuken
Obwohl das Nicht-Newton'sche Fließen von Kautschuken den molekularen Verhakungen zugeschrieben wird, besteht ein Bedarf an theoretisch sicheren Modellen die die Viskosität von Kautschuken und deren Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit durch ein Potenzgesetz beschreiben. Es wird gezeigt, das eine bestimmte Form eines solchen aus dem Verhakungsmodell über statistische Mechanik abgeleitet werden kann, wobei einige Annahmen verwendet werden, wie die Identifizierung des Index des Potenzgesetzes als ein Parameter der die Verteilung der Verhakungen beschreibt. Die Ergebnisse werden durch experimentelle Daten für ausgewählte Kautschuke gestützt. Es wird weiterhin gezeigt, dass man mit einer analogen Vorstellung die Abhängigkeit der Viskosität vom Molekulargewicht mit dem bekannten Exponenten von 3,4 beschreiben kann.

 

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