Rheological properties of polystyrene melts

Summary

Measurements were taken of both viscous and elastic properties of polystyrene melts, using a capillary rheometer recently constructed byHan. The viscous property is determined from the slope of the axial pressure distribution, and the elastic property is determined from the exit pressure, which is obtained at the tube exit when the straight line portion of the axial pressure profile is extrapolated to the exit of the tube. Previous studies ofHan demonstrated that the exit pressure thus obtained can be correlated with die swell ratios, and that the exit pressure is equal to the normal stress difference for polymer melts in fully developed viscometric flow. The present study of polystyrene melts corroborates all previous correlations obtained with high density polyethylene and polypropylene melts as regard the exit pressure measurements. A salient feature of the method employed here is that it requires only a single capillary, long enough to assure that flow is fully developed.

Zusammenfassung

Mit einem Kapillar-Viskosimeter, das kürzlich vonHan entworfen worden ist, sind Messungen sowohl der viskosen als auch der elastischen Eigenschaften von Polystyrol-Schmelzen durchgeführt worden. Die viskosen Eigenschaften werden aus dem Verlauf der axialen Druekverteilung ermittelt, während die elastischen Eigenschaften aus dem Austrittsdruck bestimmt werden, der sich am Bohrende ergibt, wenn der geradlinige Teil des Axialdruckprofils bis zum Rohraustritt extrapoliert wird. Frühere Untersuchungen vonHan zeigten, daß der so ermittelte Austrittsdruck mit Strangaufweitungsverhältnissen korreliert werden kann und daß der Austrittsdruck bei Polymer-Schmelzen bei voll ausgebildetem viskosimetrischen Fließen gleich der Normalspannungsdifferenz ist. Die vorliegende Untersuchung von Polystyrol-Schmelzen bekräftigt alle früheren Beziehungen, die durch Messungen des Austrittsdrucks an HD-Polyäthylen und Polypropylen-Schmelzen erhalten worden waren. Der Vorteil der hier entwickelten Methode liegt darin, daß nur eine einzige Kapillare benötigt wird, die so lang gewählt sein muß, daß die Strömung voll ausgebildet ist.