Application of Hildebrand's fluidity model to non-Newtonian solutions

Summary The fluidity model ofHildebrand has been applied to dilute aqueous polymer solutions exhibiting non-Newtonian behaviour. As for Newtonian fluids, it is found that the temperature dependence of apparent viscosity of non-Newtonian fluids is determined entirely by the temperature dependence of fluid density. However, whereas the parameters ofHildebrand's equation are constants, independent of the conditions of shear for Newtonian fluids, these parameters become shear-rate dependent for non-Newtonian fluids. The magnitude of the parameters and their variation with shear rate can be explained qualitatively in terms of interactions of polymer molecules and their behaviour in a shear field.

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Zusammenfassung Das Fließmodell vonHildebrand wird auf verdünnte wäßrige Polymerlösungen mit nicht-newtonschem Verhalten angewandt. Wie bei newtonschen Flüssigkeiten findet man hierfür, daß die Temperaturabhängigkeit der schergeschwindigkeitsabhängigen Viskosität ausschließlich durch die Temperaturabhängigkeit der Flüssigkeitsdichte bestimmt ist. Während jedoch die Parameter derHildebrandschen Gleichung für newtonsche Flüssigkeiten von den Scherbedingungen unabhängige Konstanten darstellen, werden diese bei nichtnewtonschen Flüssigkeiten schergeschwindigkeitsabhängig. Die Größe dieser Parameter und ihrer Variation mit der Schergeschwindigkeit kann qualitativ als eine Folge der Wechselwirkung der Polymermoleküle und ihres Verhaltens im Scherfeld gedeutet werden.

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Notation B Parameter inHildebrand's fluidity equation, eq. 1] (N^–1 m² s^–1) - K Consistency parameter in the power-law (Nm^–2 s ⁿ ) - n Flow behaviour index in the power-law (–) - T Temperature (K) - V Molar volume (m³ mol^–1) - V ₀ Intrinsic molar volume; parameter inHildebrand's fluidity equation, eq. 1] (m³ mol^–1) - Shear rate (s^–1) - Viscosity or apparent viscosity (Nm^–2 s) - Density (kg m^–3) - ₀ Intrinsic density; modified parameter inHildebrand's fluidity equation; eq. 5] (kg m^–3) - Shear stress (Nm^–2) With 4 figures and 1 table