M6 Flux non newtonien : rhéologie de fusion

Topique

Ce polymère fondu, soumis à un écoulement de cisaillement, permet à ce même écoulement de démêler progressivement les chaînes moléculaires qui, au repos, restaient enchevêtrées à l'intérieur du tube décrit par un autre modèle de cet assemblage : plus l'écoulement de cisaillement est rapide, moins ces chaînes moléculaires ont de temps pour se réenchevêtrer avant d'être à nouveau démêlées, et plus elles restent démêlées, en moyenne, pendant la durée de l'écoulement. Ce démêlage des chaînes moléculaires par l'écoulement de cisaillement induit un amincissement par cisaillement du polymère fondu : la viscosité de ce polymère, élevée au repos lorsque ces chaînes moléculaires restent enchevêtrées, diminue à mesure que l'écoulement de cisaillement les démêle.

Ce comportement complet du polymère fondu, depuis le plateau de viscosité constante qu'il présente à très faibles vitesses de cisaillement, où l'écoulement à faible cisaillement n'a pas encore sensiblement démêlé ces chaînes moléculaires, jusqu'à l'amincissement par cisaillement prononcé qu'il présente à vitesses de cisaillement élevées, est décrit par le modèle de Carreau-Yasuda. Il s'agit du même modèle que celui utilisé pour décrire la variation de la viscosité de ce polymère en fonction du taux de cisaillement, à partir de la courbe maîtresse obtenue par rhéométrie oscillatoire (un autre modèle de cet ensemble). Ce modèle de Carreau-Yasuda rend compte, dans une seule expression continue, à la fois du plateau à faible taux de cisaillement et de la fluidification à fort taux de cisaillement, ainsi que de la transition progressive entre les deux régimes. Le fait que ce plateau de viscosité constante du polymère fondu s'étende à des taux de cisaillement plus élevés avant le début de la fluidification implique que ce modèle de Carreau-Yasuda, ajusté à ce comportement complet, situe par conséquent cette même transition à un taux de cisaillement plus élevé.

Par conséquent, ce modèle, avec l'amincissement par cisaillement et l'ajustement de Carreau-Yasuda avec lesquels il a été développé, permet de relier, par la relation de Cox-Merz, cette même viscosité de ce polymère fondu sous cisaillement continu à la viscosité oscillatoire complexe déjà mesurée, par rhéométrie dynamique, par un autre modèle différent de cet ensemble : cette relation de Cox-Merz égalise, à un taux de cisaillement et une fréquence angulaire de valeur numérique égale, les deux viscosités entre elles, permettant de vérifier ce même modèle de Carreau-Yasuda à partir de cette rhéométrie dynamique sans qu'il soit nécessaire de soumettre ce polymère fondu à un test de cisaillement continu séparé. Le fait que ce même amincissement par découpe, avec un mécanisme microscopique de désenchevêtrement de chaînes moléculaires spécifique à ce polymère fondu, partage une forme mathématique similaire à celle déjà décrite, pour une suspension de particules d'un ensemble différent de matériaux, par un autre modèle dont le mécanisme microscopique sous-jacent, dont je n'ai aucun souvenir vérifiable, est nécessairement différent de ce désenchevêtrement de chaînes moléculaires, signifie que les deux modèles partagent la même forme mathématique sans partager, en essence, la même cause physique.

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