Effect of gelation on the flow processability of poly(vinyl chloride)

Abstract

ABSTRACT:The processing of poly(vinyl chloride) (PVC) consists of fusion, flow, and solidification processes. In this study, we examined how gelation in the fusion process affected the processability in the following flow process. We prepared sheets with adjusted degrees of gelation (Gs) by rolling a rigid-pipe-formulation PVC compound with a degree of polymerization of 1050 by changing the milling temperature and time. The rheological properties, including viscosity, die swell, melt fracture, and entrance pressure loss (⌬P ent ), of the sheets were measured with a capillary rheometer, and the effect of gelation on the flow processability was studied. The viscosity slightly increased as the milling temperature and time increased, and hence, G increased. The flow activation energy showed a maximum at a shear rate around 100 s Ϫ1 and increased with increasing gelation. The die swell was larger when a sheet with a more advanced gelation was extruded at a higher temperature. Melt fracture easily occurred when a sheet with an advanced gelation was extruded at a low temperature. The critical shear rate at the onset of melt fracture changed by over 3 decades, depending on G. ⌬P ent increased linearly with G. The dependence of the rheological properties on the gelation was in the following order: melt fracture Ͼ die swell Լ ⌬P ent Ͼ viscosity: The effect was larger for the elasticity than for the viscosity. The change in these rheological properties with increasing gelation was caused by a transition from particle flow to uniform molecular chain flow.

Análise do processo de gelificação de resinas e compostos de PVC suspensão

“…Através de ensaios utilizando um reômetro capilar, é possível fazer a correlação entre a gelificação e as propriedades tanto viscosas como elásticas do material, por exemplo, inchamento do extrudado, fratura do fundido e variação de pressão na entrada do capilar [10] . O rêometro capilar funciona da seguinte maneira: primeiramente coloca-se o polímero a ser analisado, no caso o composto de PVC, no barril do reômetro.…”

“…Segundo Fujiyama e Kondou [10] , a forte influência da gelificação nas propriedades viscosas e elásticas durante fluxo é uma característica do PVC não observada para outros termoplásticos no estado fundido.…”

“…Com o aumento da temperatura de processamento em compostos rígidos de PVC, a pressão na entrada do capilar P entrada também aumenta já que se tem uma mudança de escoamento de partículas para escoamento de moléculas emaranhadas apresentando este fluxo uma energia elástica armazenada na entrada do capilar muito mais elevada [10] . A energia elástica armazenada também está relacionada com a homogeneidade do composto fundido, quanto mais homogêneo está o composto mais energia elástica é armazenada e também maior será a pressão na entrada do capilar.…”

“…Portando o inchamento do extrudado pode ser quantificado pela razão entre o diâmetro do extrudado (D), sobre o diâmetro do capilar (D 0 ) ou da matriz circular no caso da extrusora, Para resinas poliolefínicas, como no caso de polietileno e de polipropileno, esperada-se que com o aumento da temperatura o inchamento do extrudado diminua em baixas taxas de cisalhamento, pois os polímeros que são extrudados em altas temperaturas, apresentam facilidade de se deformarem e de recuperar grande parte da deformação elástica sofrida dentro do capilar, tornando muito pouco o que resta para recuperar fora deste [12] . O fato do inchamento do extrudado (D/D 0 ) aumentar com o aumento da temperatura de extrusão é uma característica exclusiva do PVC [10] , pois aumentando-se a temperatura e o tempo de fluxo sob extrusão, o grau de gelificação aumenta. Como conseqüência ocorre uma mudança na morfologia e no tipo de fluxo, pois com a evolução da gelificação e da fusão, a estrutura e o fluxo de partículas escorregando umas sobre as outras se torna um fluxo de moléculas emaranhadas que escorregam umas sobre as outras, tornando o fluxo mais deformável elasticamente no estado fundido.…”

Viscoelastic behavior of polyacrylonitrile/dimethyl sulfoxide concentrated solution with water

“…10 The structure, viscous flow and other properties of the spinning dope can be examined through its rheological behavior. [11][12][13][14][15][16] Such rheological behavior can also be used to predict the extrusion performance of the spinning solution. So, rheology results can be used to prove whether the solution Correspondence to: W. Du (E-mail: h-wp@163.com) is suitable for spinning and to find better process conditions.…”