Étudier la réponse de grande Amplitude oscillatoire des matériaux souples

Résumé

Nous présentons un protocole détaillé décrivant comment effectuer la rhéologie de cisaillement oscillatoire non linéaire sur matériaux tendres et comment faire pour exécuter l’analyse SPP-LAOS pour comprendre les réponses comme une séquence de processus physiques.

Résumé

Nous étudions la séquence des processus physiques exposés lors de grande amplitude oscillatoire tonte (LAOS) d’oxyde de polyéthylène (PEO) dans le diméthylsulfoxyde (DMSO) et gomme xanthane dans l’eau — deux solutions de polymère utilisées comme viscosifiers dans les aliments, concentrées récupération assistée du pétrole et assainissement des sols. Comprendre le comportement rhéologique non linéaire des matériaux mous est important dans la conception et contrôle la fabrication de nombreux produits de consommation. Il est montré comment la réponse au LAOS de ces solutions de polymère peut être interprétée comme une transition claire de viscoélasticité linéaire à déformation viscoplastique et retour à nouveau au cours d’une période. Les résultats du LAOS sont analysés par la technique entièrement quantitative de la séquence de processus physiques (SPP), utilisant des logiciels libres basé sur MATLAB. Un protocole détaillé d’effectuer une mesure de LAOS avec un rhéomètre commerciaux, analyser les réactions de stress non linéaires avec le freeware et interpréter les processus physiques sous LAOS sont présenté. On montre également que, dans le cadre de la PSP, une réponse de LAOS contient des informations relatives à la viscoélasticité linéaire, les courbes d’écoulement transitoire et la responsables de l’apparition de non-linéarité de souche critique.

Introduction

Solutions concentrées de polymères sont utilisées dans une variété d’applications industrielles principalement pour augmenter la viscosité, y compris en aliments¹ et autres produits par un consommateur²de récupération assistée du pétrole³et de remédiation de sol⁴. Au cours de leur transformation et leur utilisation, ils sont nécessairement soumis aux grandes déformations sur une gamme d’échelles de temps. En vertu de ces processus, ils démontrent riches et complexes non linéaires rhéologiques des comportements qui dépendent de l’écoulement ou la déformation des conditions

Protocole

1. rhéomètre Setup

1. Avec le rhéomètre configuré en mode SMT (voir note), attacher les géométries d’entraînement supérieur et inférieur. Pour maintenir aussi près d’un champ de cisaillement homogène que possible, utilisez une plaque de 50 mm (PP50) comme l’armature inférieure et un cône de 2 degrés (CP50-2) pour l’armature supérieure.
   Remarque : Le rhéomètre nous utilisons (voir la Table des matières) peut être configuré dans un ensemble moteur-transducteur (CMT) ou en mode capteur moteur séparé (SMT). Avec seulement un seul moteur intégré dans la tête de rhéomètre, il agit comme un rhéomètre de contrainte contrôlé de la CMT traditionnel et....

Résultats

Résultats représentatifs de l’analyse SPP de solutions XG et PEO/DMSO sous des essais de cisaillement oscillatoires sont présentés aux Figures 4 et 5. Nous présentons d’abord les données brutes comme élastique () et visqueux () courbes de Lissajous-Bowditch dans les Figures 4 a, 4 b

Discussion

Nous avons démontré comment faire correctement une grande amplitude oscillatoire cisaillement rhéométrie tests à l’aide d’un rhéomètre commercial et exécuter le gratuiciel d’analyse SPP pour interpréter et comprendre les réactions de stress non linéaire des deux solutions distinctes de polymères. Le cadre de la PSP, qui a déjà démontré à mettre en corrélation avec des changements structurels et faciliter la compréhension de nombreux systèmes colloïdaux, peut être également appliqué aux syst?.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
SPP analysis software	Simon Rogers Group (UIUC)	SPPplus_v1p1	Attached as supplementary files
MATLAB	Mathwork
Rheometer	Anton Paar	MCR 702 TwinDrive
50mm 2-degree cone	Anton Paar	CP50-2	Upper measuring system
50mm plate	Anton Paar	PP50	Lower measuring system
Xanthan gum (XG)	Sigma-Aldrich	11138-66-2
Polyethylene oxide (PEO)	Sigma-Aldrich	25322-68-3	Mv=1,000,000
Dimethyl sulfoxide (DMSO)	Sigma-Aldrich	67-68-5