Le système le plus sensible et facile à utiliser pour la viscosité élongationnelle des polymères.
L’appareil de viscosité élongationnelle (EVF) est un système breveté qui facilite les mesures de viscosité élongationnelle de matériaux très visqueux tels que les mélanges de polymères, la pâte et les adhésifs sur les rhéomètres ARES-G2 et ARES-G3. Comprendre le comportement du matériau sous déformation élongationnelle est pertinent pour un large éventail de conditions de traitement, y compris le moulage par soufflage et le filage de fibres, et est suffisamment sensible pour fournir des informations cruciales sur la structure moléculaire et la ramification. La conception compacte et sans friction de l’EVF offre la plateforme idéale pour effectuer des mesures élongationnelles qui complètent la rhéologie à cisaillement traditionnelle.
Caractéristiques et avantages
- Système breveté pour les mesures de viscosité élongationnelle sur les rhéomètres ARES-G2 et ARES-G3
- La conception sans friction fournit des données sans calibrations de friction préalables
- Idéalement adapté aux échantillons de haute viscosité tels que les mélanges de polymères
- Extrêmement sensible à la structure moléculaire et à la ramification des longues chaînes
- Compatible avec le FCO jusqu’à 350 °C
- Plage de déformation de Hencky jusqu’à 4,0
- Taux de cisaillement d’étirement jusqu’à 10 s-1
- Petit volume d’échantillon qui ne nécessite aucun support supplémentaire
Technologie
L’EVF se compose de deux tambours – l’un reste stationnaire et l’autre tourne pour appliquer une extension uniaxiale à taux constant sur l’échantillon. Le tambour fixe est directement couplé aux capteurs de couple et de force, permettant la mesure de contrainte la plus précise et la plus directe possible sans frottement des engrenages et des roulements. Le cylindre rotatif est connecté au moteur du rhéomètre ARES et se déplace en orbite circulaire autour du tambour fixe pour assurer une déformation uniforme de l’échantillon.
Le contrôle de température jusqu’à 350 °C est assuré par le four à convection forcée (FCO) et les déformations de Hencky jusqu’à 4,0 peuvent être appliquées.
Effet de la ramification sur le polyéthylène
La mesure de la viscosité en extension peut révéler des informations cruciales sur le comportement des polyoléfines lors des processus de filage de fibres ou de soufflage de films. Dans ces processus, l’apparition d’une réponse de strain hardening est souhaitable et les données de rhéologie en élongation peuvent être utilisées pour optimiser les conditions de traitement. La figure montre la viscosité à l’étirement pour trois matériaux polyéthylènes représentatifs – polyéthylène basse densité (LDPE), polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE) et polyéthylène haute densité (HDPE). L’échantillon de LDPE montre un strain hardening considérable à l’étirement à haute déformation en raison de la forte teneur en chaînes longues. En revanche, les échantillons de HDPE et de LLDPE ont une faible ramification en chaînes longues et, par conséquent, présentent très peu strain hardening à l’étirement.
Effet du processus de catalyse dans la synthèse du polyéthylène
Les données d’étirement des échantillons de polyéthylène obtenus par catalyse au métallocène dans le procédé Dow sont présentées dans la figure. À titre de comparaison, les données des échantillons de LDPE et de LLDPE fabriqués selon le procédé traditionnel sont également présentées. L’utilisation du catalyseur au métallocène contrôle l’architecture du polymère – cela permet de personnaliser la structure moléculaire et, par conséquent, de pouvoir régler les propriétés physiques pour répondre aux performances souhaitées. Le matériau PE synthétisé en utilisant le procédé catalysé au métallocène présente des propriétés d’étirement avec un strain hardening à l’étirement important, et la forme de la courbe de viscosité est très similaire à celle du matériau LDPE standard.
