Correlations between rheological properties and branched model homopolymer topologies using Extensional and Fourier-Transform Rheology, as well as computational Finite Element simulations

• Applicant: Professor Dr. Manfred Wilhelm
• Subject Area: Experimental and Theoretical Physics of Polymers
• Term: from 2007 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 40853657

Das beantragte Projekt soll an Homopolymeren die Korrelationen zwischen mechanischen Eigenschaften und Topologie untersuchen. Dabei werden Resultate aus der Fourier-Transform Rheologie (FT-Rheologie) verglichen mit Resultaten, die aus der Dehnrheologie gewonnen werden. Beide Techniken sind in der Lage, verschiedene Topologien zu unterscheiden. Ziel ist es zu verstehen, wie die in der FT-Rheologie gemessenen Nichtlinearitäten durch die Topologie beeinflusst werden. Dafür stehen uns lineare und verzweigte (Sterne und Kämme) Polymere zu Verfügung (Polystyrol, Polyisopren). Weiterhin werden Polyparamethylstyrol-Kämme synthetisiert, bei denen die Länge des Rückgrats und die Zahl und Länge des Seitenketten systematisch variiert werden. Ziel ist es hier, die Korrelationen zwischen Zahl und Länge der Verzweigungen mit den Nichtlinearitäten zu beobachten. Es werden konzentriete Lösungen, Schmelzen und Mischungen von verzweigten Systemen mit linearen Homopolymeren des selben Types untersucht. Dadurch können die Nichtlinearitäten an Proben gemessen werden, die einen weiten Bereich an Verschlaufungsdichten abdecken, und es ist außerdem möglich, die Empfindlichkeit der FT-Rheologie zu testen. Eine geeignete kommerzielle Apparatur, um die Dehnviskosität an Polymerschmelzen zu bestimmen, steht ebenfalls zu Verfügung. Die Experimente werden außerdem ergänzt durch finite Element Computersimulationen, die mit Hilfe von neusten konstitutiv Modellen, dem pom-pom Model durchgeführt werden. Die Erkentnisse die aus dem Projekt gewonnen werden, werden wesentlich zu Verbreiterung des Anwendungsfeldes der FT-Rheologie beitragen und das Potenzial dieser Methode, auch für Anwendungen im Polymeringeneurwesen, aufzeigen.

• DFG Programme: Research Grants