M1 Dinâmica da cadeia: modelo Rouse (sem emaranhados)

Tópico

O fato de a massa molecular desse polímero permanecer abaixo da massa molecular crítica estabelecida por outro modelo desse conjunto, sem que suas cadeias moleculares formem os emaranhamentos topológicos que essa mesma massa molecular crítica define como limite, é o que permite a validade do modelo de Rouse para descrever a dinâmica dessas cadeias moleculares: abaixo dessa massa molecular crítica, cada cadeia molecular desse polímero se move, arrastando-se apenas pelo atrito das cadeias moleculares vizinhas, sem ser aprisionada por qualquer emaranhamento topológico que restringiria ainda mais seu movimento. À medida que a massa molecular desse polímero se aproxima dessa massa molecular crítica, mesmo sem ultrapassá-la, a dinâmica da cadeia molecular descrita pelo modelo de Rouse começa a sofrer um atrito crescente dessas cadeias moleculares vizinhas.

Esse mesmo modelo de Rouse prevê, com base nessa dinâmica da cadeia molecular sem emaranhamentos topológicos, tanto o tempo de relaxação de cada cadeia molecular nesse polímero quanto o coeficiente de difusão de seu centro de massa: quanto mais segmentos de cadeia molecular compõem essa cadeia molecular, mais lentos se tornam tanto o tempo de relaxação quanto o coeficiente de difusão do centro de massa, de acordo com esse mesmo modelo de Rouse. Isso ocorre porque uma cadeia molecular mais longa precisa rearranjar um número maior desses mesmos segmentos antes de relaxar ou deslocar seu centro de massa por uma distância comparável. O fato de essa cadeia molecular ser formada por um número maior desses segmentos significa que, de acordo com o modelo de Rouse, o tempo de relaxação é consequentemente maior e o coeficiente de difusão do centro de massa é, por sua vez, menor.

Portanto, esse modelo, com sua dinâmica de cadeia molecular sem emaranhamentos topológicos e o tempo de relaxação em que foi estabelecido, também prevê que a viscosidade desse polímero, nesse regime sem emaranhamentos, varia linearmente com o grau de polimerização, conforme estabelecido por outro modelo desse conjunto baseado na massa molecular média numérica: quanto maior o número médio de unidades repetitivas que compõem cada cadeia molecular desse polímero, de acordo com o mesmo grau de polimerização, maior, na mesma proporção linear, a viscosidade prevista por esse modelo de Rouse. No entanto, se a massa molecular desse polímero exceder a massa molecular crítica na qual esse modelo foi estabelecido, a dinâmica dessa cadeia molecular abandona o regime não emaranhado descrito pelo modelo de Rouse e passa para o regime oposto, de acordo com o modelo de fluência descrito com mais detalhes por outro modelo deste conjunto.

ID:4478