Untersuchungen zum Flie�verhalten verschieden konzentrierter Polyisobutenl�sungen unter hoher Scherbeanspruchung.

Abstract

Zusammenfassung: Das Schubspannungs-und Verfestigungsverhalten verschieden konzentrierter hochmolekularer PolyisobutenlOsungen wird mit Hilfe eines neu konstruierten Hochdruckkapillarviskosimeters bis zu sehr hohen Schergeschwindigkeiten untersucht. Hierbei wird gleichzeitig der Einlaufdruckverlust nach Bagley durch Messungen an Kapillaren mit unterschiedlichen L/R-Verh~iltnissen ermittelt und, um Informationen iiber das Einstr6mverhalten der L6sungen zu erhalten, die Einlaufstr6mung in die Kapillare sichtbar gemacht. Im Bereich niedriger Schergeschwindigkeiten werden die L6sungen zus~itzlich mit verschiedenen Rotationsviskosimetern charakterisiert.Die anhand der durchgeftihrten Untersuchungen erhaltenen Flief3kurven lassen sich for L6sungen mit einem Polymergehalt ab 0,5% PIB-B200 in drei Bereiche einteilen, die mit Hilfe von Str0mungssichtbarmachungsuntersuchungen verschiedenen Str6mungsph~inomenen zugeordnet werden kOnnen. Dabei kommt es u. a. zu Verfestigungserscheinungen, die sich in einem sprunghaften Ansteigen des Druckverlustes bemerkbar machen. Durch Messungen an Kapillaren mit einem kegelf6rmigen Einlauf kann gezeigt werden, dab diese Verfestigungserscheinungen und der damit verbundene Druckanstieg nicht nur auf das Auftreten von Sekundarstr6mungen im Einlaufbereich der Kapillaren zurtickgefOhrt werden kann, sondern dab hierfiir andere Effekte wie etwa die Bildung yon Assoziaten aus Makromolekiilen verantwortlich gemacht werden k6nnen. Auch die starke Viskosit~itszunahme der L~sungen im Verfestigungsbereich und die Beobachtung der Ausbildung heller Streulichtfelder sprechen ftir eine Bildung von Polymerassoziaten vor der Kapillare.Des weiteren wird bei den Untersuchungen zur Bagley-Korrektur festgestellt, dab zur korrekten Ermittlung des Einlaufdruckverlustes bei h6her konzentrierten PolyisobutenlOsungen Kapillaren mit einem L/R-Verhaltnis von mindestens 1000 verwendet werden mtissen. Es zeigt sich n~imlich im Bagley-plot dieser L6sungen, dab die Linien konstanter Schergeschwindigkeit bei kleineren L/R-Verh~ltnissen eine auffallende Krtimmung im Sinne eines mit zunehmendem L/R-Verh~ltnis abnehmenden Druckgradienten besitzen, der erst oberhalb eines bestimmten L/R-Verh~ltnisses konstant wird.Abstract: A new design high-pressure capillary-viscometer is used to study the shear behavior of high-molecular polyisobutene solutions up to very high shear rates. The entry pressure loss from the Bagley-plot is estimated by the measurement in capillaries of different length-to-radius (L/R) ratios. Simultaneously, flow visualization of the entry flow is carried out. At low shear rates the flow behavior of the solutions is characterized by different rotational viscometers.The obtained flow curves for the solutions with polymer concentrations being above 0.5% PIB-B200 can be divided into three regions which can be related to different flow phenomena by means of flow visualization. A sudden increase in pressure loss can be related to a shear thickening behavior. Measurements in capillaries with a conical entry show tha...