M6 Fluxo Não Newtoniano: Reologia de Fusão

Tópico

Este polímero fundido, submetido a um fluxo de cisalhamento, permite que esse mesmo fluxo desentrelace progressivamente as cadeias moleculares que, em repouso, permaneciam entrelaçadas dentro do tubo descrito por outro modelo dessa estrutura: quanto mais rápido o fluxo de cisalhamento, menos tempo essas cadeias moleculares têm para se entrelaçarem novamente antes que o fluxo de cisalhamento as desentrelace, e mais desembaraçadas elas permanecem, em média, enquanto o fluxo de cisalhamento persistir. Esse desembaraçamento das cadeias moleculares pelo fluxo de cisalhamento produz um comportamento pseudoplástico no polímero fundido: a viscosidade desse polímero fundido, alta em repouso quando essas cadeias moleculares permanecem entrelaçadas, diminui à medida que o fluxo de cisalhamento as desembaraça cada vez mais.

Todo esse comportamento do polímero fundido, desde o platô de viscosidade constante que exibe em taxas de cisalhamento muito baixas, onde o fluxo de baixo cisalhamento ainda não desembaraçou apreciavelmente essas cadeias moleculares, até o acentuado comportamento pseudoplástico que exibe em altas taxas de cisalhamento, é descrito pelo modelo de Carreau-Yasuda. Este é o mesmo modelo já utilizado para descrever como a viscosidade deste polímero varia com a taxa de cisalhamento, com base na curva mestra construída por reometria oscilatória — outro modelo deste conjunto. Este modelo de Carreau-Yasuda captura, em uma única expressão contínua, tanto o platô de baixa taxa de cisalhamento quanto o adelgaçamento por cisalhamento em altas taxas, bem como a transição gradual entre os dois regimes. O fato de este platô de viscosidade constante do polímero fundido se estender a taxas de cisalhamento mais altas antes do início do adelgaçamento por cisalhamento significa que este modelo de Carreau-Yasuda, ajustado a este comportamento completo, consequentemente posiciona essa mesma transição em uma taxa de cisalhamento mais alta.

Portanto, este modelo, com o comportamento pseudoplástico e o ajuste de Carreau-Yasuda com os quais foi desenvolvido, permite relacionar, através da relação de Cox-Merz, a viscosidade deste polímero fundido sob cisalhamento contínuo com a viscosidade oscilatória complexa já medida, por meio de reometria dinâmica, por outro modelo diferente deste conjunto: esta relação de Cox-Merz iguala, a uma taxa de cisalhamento e uma frequência angular de igual valor numérico, ambas as viscosidades, permitindo verificar este mesmo modelo de Carreau-Yasuda a partir dessa reometria dinâmica sem a necessidade de submeter este polímero fundido a um teste de cisalhamento contínuo separado. O fato de esse mesmo afinamento por corte, com um mecanismo microscópico de desembaraçamento de cadeias moleculares específico para esse polímero fundido, compartilhar uma forma matemática semelhante à já descrita, para uma suspensão de partículas de um conjunto diferente de materiais, por outro modelo cujo mecanismo microscópico subjacente, do qual não tenho memória verificável, é necessariamente diferente desse desembaraçamento de cadeias moleculares, significa que ambos os modelos compartilham a mesma forma matemática sem compartilhar, em essência, a mesma causa física.

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