Effect of marangoni stresses on the deformation and coalescence in compatibilized immiscible polymer blends

Abstract

The effect of physical compatibilization on the deformation and coalescence of droplets in immiscible polymer blends is discussed. Evidence is provided for the existence of concentration gradients in block copolymers along the interface during deformation. This causes complex changes in droplet shapes during deformation and relaxation. These concentration gradients also result in Marangoni stresses, which stabilize the droplets against deformation and breakup. Coalescence experiments have been performed, varying both the compatibilizer concentration and the shear rate. Existing coalescence models have been evaluated. An empirical extension of Chesters' partially mobile interface model is presented, that treats the effects of Marangoni stresses on the coalescence process as a higher effective viscosity ratio.

Estudo do comportamento reológico da mistura polimérica PMMA/PS compatibilizada ou não.

“…Este tempo de relaxação, que foi observado em misturas compatibilizadas com copolímeros em bloco [4,21,41,42,[56][57][58] ou com a modificação química de uma das fases [46,59,60] , pode ser atribuído à relaxação de tensões tangenciais de Marangoni entre a interface matriz/fase dispersa [43,45,56] . Estas tensões de Marangoni são induzidas por um gradiente de concentração de compatibilizante na interface, que resulta num gradiente de tensão interfacial [43,45,56] .…”

“…Estas tensões de Marangoni são induzidas por um gradiente de concentração de compatibilizante na interface, que resulta num gradiente de tensão interfacial [43,45,56] . A presença deste tempo de relaxação é de difícil observação experimental, por ser muito longo e ocorrer em freqüências muito baixas, próximo do limite de resolução dos transdutores dos reômetros rotacionais [10] .…”

“…No entanto, esses parâmetros são extremamente difíceis de serem obtidos experimentalmente [13,43,46,48,69] .…”

“…[42,43,46,58,71] que adicionaram copolímeros em bloco na mistura polimérica e também corroboram com as leis de escalonamento propostas por Van Hemelrijck et al [41] .…”

“…Observa-se que quando o valor de β é considerado, o ajuste entre os dados experimentais e teóricos obtido é muito superior do que quando β é desconsiderado. Outros pesquisadores já observam comportamento semelhante [4,[41][42][43]62] . Deste modo, a Tabela 13 apresenta os valores de tensão interfacial obtidos pelos modelos de Bousmina [1] , Palierne Simplificado [72] e pelas expressões de Jacobs et al [4] da mistura polimérica de PMMA/PS compatibilizadas com o copolímero P(S-co-MMA) estudadas neste trabalho.…”