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2020年11月20日

長鏈分支高分子之拉伸硬化 (Extensional Thickening of Long-Chain Branched Polymers)

在介紹分子結構對拉伸流變的影響之前,首先了解剪切流場與拉伸流場的差異為何? 如上圖,剪切流場可以想像成將叉子插入義大利麵中然後扭轉,麵條彼此之間的纏結被解開 (disentangle),故可被輕易由盤子送入口中;拉伸流場可以想像成將叉子插入義大利麵中然後拉扯 (pulling),麵條被拉直過程中阻力大伏增加,最後可能弄得滿桌都是麵條。

分子的結構對流動有何影響? 線型高分子 (linear) 和長鏈分支高分子 (long-chain branched) 在剪切流場下具有相似的流動行為和相似的彈性響應,均發生黏度稀化的現象 (Fig. 4.8a)。主要是因為兩種不同結構的高分子均隨流場而滾動 (如 Fig. 4.7b 所示),因此其結構難以被區分出來。但是,在拉伸流場下,兩者的拉伸黏度卻有著截然不同的行為 (Fig. 4.8a),這是因為在拉伸流場下,分子排列具高度規則性,長鏈分支高分子的分支點 (branch points) 扮演著像是勾子 (hooks) 的角色,增加流動阻力 (見 Fig. 4.7c),導致長鏈分支高分子發生拉伸硬化




Reference: FN Cogswell, Polymer Melt Rheology: A Guide for Industrial Practice (Woodhead 1981).

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