M1 Dynamique de la chaîne : modèle Rouse (sans enchevêtrements)

Topique

Le fait que la masse moléculaire de ce polymère reste inférieure à la masse moléculaire critique établie par un autre modèle de cet ensemble, sans que ses chaînes moléculaires ne forment les enchevêtrements topologiques que cette même masse moléculaire critique définit comme limite, permet au modèle de Rouse de décrire la dynamique de ces chaînes moléculaires avec validité. En dessous de cette masse moléculaire critique, chaque chaîne moléculaire de ce polymère se déplace, entraînée uniquement par le frottement des chaînes moléculaires voisines, sans être bloquée par un enchevêtrement topologique qui restreindrait davantage son mouvement. Lorsque la masse moléculaire de ce polymère approche cette masse moléculaire critique, même sans la dépasser, la dynamique des chaînes moléculaires décrite par le modèle de Rouse commence à subir un frottement croissant de la part de ces chaînes voisines.

Ce même modèle de Rouse prédit, à partir de cette dynamique des chaînes moléculaires sans enchevêtrements topologiques, à la fois le temps de relaxation de chaque chaîne moléculaire de ce polymère et le coefficient de diffusion de son centre de masse : plus le nombre de segments de chaînes moléculaires composant cette chaîne est élevé, plus le temps de relaxation et le coefficient de diffusion du centre de masse diminuent, selon ce même modèle de Rouse. En effet, une chaîne moléculaire plus longue doit réorganiser un plus grand nombre de ces mêmes segments avant de se détendre ou de déplacer son centre de masse d'une distance comparable. Le fait que cette chaîne moléculaire soit formée d'un plus grand nombre de ces segments implique, selon le modèle de Rouse, que le temps de relaxation est par conséquent plus long et que le coefficient de diffusion du centre de masse est, à son tour, plus faible.

Ainsi, ce modèle, avec sa dynamique de chaîne moléculaire sans enchevêtrements topologiques et le temps de relaxation auquel il a été établi, prédit également que la viscosité de ce polymère, dans ce régime non enchevêtré, varie linéairement avec le degré de polymérisation, comme l'établit un autre modèle de cet ensemble basé sur la masse moléculaire moyenne en nombre : plus le nombre d'unités répétitives constituant chaque chaîne moléculaire de ce polymère, pour un même degré de polymérisation, est élevé, plus la viscosité prédite par ce modèle de Rouse est importante, dans la même proportion linéaire. Cependant, si le poids moléculaire de ce polymère dépasse le poids moléculaire critique auquel ce modèle a été établi, la dynamique de cette chaîne moléculaire abandonne le régime non enchevêtré décrit par le modèle de Rouse et passe au régime opposé, selon le modèle de fluage décrit plus en détail par un autre modèle de cet ensemble.

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