Rheological properties of poly-α-olefin melts

• Published in: Die Makromolekulare Chemie 1971-08, Vol.147 (1), p.155-174
• Main Authors: Shirayama, Kenzo, Matsuda, Tadashi, Kita, Shin-Ichiro
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0025-116X; 0025-116X
• DOI: 10.1002/macp.1971.021470114

In order to investigate the influence of the side‐chain‐length on the melt viscoelasticity of the hydrocarbon polymers, dynamic viscosity η′, dynamic rigidity G′ and apparent viscosity ηa of a series of six different poly‐α‐olefins have been measured with a rotating cylinder‐type rheometer. The molecular weight dependence of η′ and ηa was relatively greater at lower shear rate. At fixed shear rate and temperature, η′, G′, and ηa for each polymer sample were expressed by the form of KM nα. The values of K decreased with increasing side‐chain length and the values of α were approximately 3–4 for all the samples studied. η′ vs. ω G′ vs. ω and ηa vs. γ curves at different temp. (130–230°C) could be superposed according to the usual time‐temperature superposition method, and the shift factors aT obtained from η′, G′, and ηa were practically the same. The flow activation energies obtained from aT first increased with increasing side‐chain length in going from polyethylene to polyhexene‐1, and thereafter decreased in going from polyhexene‐1 to polyoctadecene‐1. They were all lower than that of high pressure polyethylene. These results appear to support the idea that the branching structure of high pressure polyethylene is much more complicated than the side‐chain structure of poly‐α‐olefins. Mit einem Rotationszylinder‐Rheometer wurden die dynamische Viskosität η′, der dynamische Elastizitätsmodul G′ und die scheinbare Viskosität ηa für eine Reihe von sechs Poly‐α‐olefinen gemessen, um den Einfluß der Länge der Seitenketten auf die Schmelzviskoelastizität der Kohlenwasserstoffpolymeren zu untersuchen. Die Molekulargewichtsabhängigkeiten von η′ und ηa waren verhältnismäßig stärker bei niedriger Schergeschwindigkeit. Bei bestimmter Schergeschwindigkeit und Temperatur wurden η′, G′ und ηa für jede Polymerprobe durch die Form KM nα dargestellt. Die K‐Werte nahmen mit wachsender Seitenkettenlänge ab. α hatte bei allen untersuchten Proben Werte von annähernd 3 bis 4. Die graphische Darstellung von η′ gegen ω, G′ gegen ω und ηa gegen γ bei verschiedenen Temp. (130–230°C) konnte durch gewöhnliche Zeit‐Temperatur‐Superpositionsverfahren ermittelt werden wobei die aus η′, G′ und ηa erhaltenen Verschiebungsfaktoren aT beinahe gleich waren. Die scheinbare Aktivierungsenergie des viskosen Fließens, die aus dem Verschiebungsfaktor aT erhalten wurde, nahm mit wachsender Seitenkettenlänge von Polyäthylen bis Polyhexen‐1 zu und von Polyhexen‐1 bis Polyoktadecen‐1 ab, und sie war