Viskoelastisches Verhalten von ABS-Polymeren in der Schmelze

Zusammenfassung Mit Hilfe eines Schwingungsviskosimeters mit konzentrischen Zylindern wurde der komplexe SchubmodulG +iG von ABS-Polymeren bei Frequenzen zwischen 10^–3 und 50 Hz und Temperaturen zwischen 130 und 250 °C gemessen. Bei hohen Frequenzen ergeben sich keine wesentlichen Unterschiede im Verlauf der Modulkurven, verglichen mit homogenen Schmelzen. Das viskoelastische Verhalten wird hier vor allem durch das Verschlaufungsnetzwerk der kohärenten Phase bestimmt. Bei tiefen Frequenzen verhalten sich ABS-Polymere in der Schmelze dagegen ähnlich wie vernetzte Kautschuke:G wird frequenzunabhängig, steigt proportional zu ·T an und nimmt wesentlich größere Werte an alsG. Es überwiegen also die elastischen Eigenschaften, während die Schmelzen homogener Polymerer bei tiefen Frequenzen vorwiegend viskos sind. Dieses gummielastische Verhalten ist um so ausgeprägter, je höher der Kautschukgehalt, der Pfropfungsgrad der Kautschukteilchen und, bei gleichem Kautschukgehalt, die Teilchenzahl ist.AusG und G läßt sich die komplexe Schwingungsviskosität ^* berechnen, deren Betrag ¦^*¦ bei vielen Kunststoffschmelzen mit der Viskositätsfunktion () bei stationären Scherströmungen übereinstimmt. Bei ABS-Polymeren wird ¦^*¦ bei tiefen Frequenzen nicht konstant, sondern steigt mit abnehmender Frequenz stark an. Es existiert also offensichtlich keine konstante Nullviskosität ₀ wie bei homogenen Schmelzen.Ein ähnliches viskoelastisches Verhalten wie ABS-Polymere, wenn auch schwächer ausgeprägt, zeigen Kunststoffe mit anorganischen Füllstoffen wie TiO₂.

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Summary The complex shear moduliG +iG of ABS-polymers were measured by means of a dynamic viscometer with concentric cylinders at frequencies between 10^–3 and 50 cps and temperatures between 130 and 250 °C. At high frequencies there are no remarkable differences in the shape of the modulus curves compared with homogeneous melts. The viscoelastic behaviour is here mainly determined by the entanglement network of the coherent phase.At low frequencies molten ABS-Polymers behave like crosslinked rubbers:G becomes independent of frequency, is proportional to ·T and has much greater values thanG. That means that the elastic properties are prevailing, whereas the melts of homogeneous polymers are mainly viscous at low frequencies. This rubberlike behaviour is the more marked, the higher the rubber contents, the degree of grafting of the rubber particles and, with equal rubber contents, the number of particles.FromG andG the complex dynamic viscosity ^* can be evaluated. For many polymer melts the absolute value ¦^*¦ corresponds to the steady-state viscosity (). For ABS-polymers ¦^*¦ does not become constant at low frequencies but rises to much higher values with decreasing frequency. Obviously there is no constant zero — shear viscosity as there is for homogeneous melts.A similar viscoelastic behaviour as shown by ABS-polymers, though less marked, is shown by plastics with anorganic fillers like TiO₂.

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Den Herren Dr.Haaf, Dr.Heinz und Dr.Stein danke ich für die Herstellung der Proben.