पॉलीमर मेल्ट रियोलॉजी
पॉलीमर मेल्ट विस्कोइलास्टिक तरल पदार्थ होते हैं जिनका प्रवाह श्रृंखला के उलझाव से प्रभावित होता है; एक क्रांतिक मोलर द्रव्यमान से ऊपर, श्रृंखलाएँ रेप्टेशन द्वारा चलती हैं, जिससे चिपचिपाहट का तीव्र स्केलिंग, शियर थिनिंग और इलास्टिक प्रभाव उत्पन्न होते हैं जो प्रसंस्करण को नियंत्रित करते हैं।
Definition
पॉलीमर मेल्ट रियोलॉजी पिघले हुए पॉलीमर के विरूपण और प्रवाह का अध्ययन है, जो उनकी विस्कोइलास्टिक प्रतिक्रिया, मोलर द्रव्यमान, तापमान और शियर दर पर चिपचिपाहट की निर्भरता, और आणविक गतिशीलता, मुख्य रूप से रेप्टेशन, जो इसे उत्पन्न करती है, का लक्षण वर्णन करती है।
Scope
यह विषय पिघले हुए पॉलीमर के प्रवाह व्यवहार को शामिल करता है: रैखिक विस्कोइलास्टिक मापांक और उलझाव से उत्पन्न रबरी पठार, उलझाव मोलर द्रव्यमान, मोलर द्रव्यमान पर शून्य-शियर चिपचिपाहट की तीव्र निर्भरता, उच्च दरों पर शियर थिनिंग, सामान्य-तनाव और डाई-स्वेल इलास्टिक प्रभाव, और रेप्टेशन मॉडल जो उलझे हुए मेल्ट में श्रृंखला गतिशीलता की व्याख्या करता है।
Core questions
- एक क्रांतिक मान से ऊपर मेल्ट चिपचिपाहट मोलर द्रव्यमान पर इतनी तेज़ी से क्यों निर्भर करती है?
- रेप्टेशन क्या है और यह उलझी हुई-श्रृंखला गति का वर्णन कैसे करता है?
- पॉलीमर मेल्ट शियर-थिन क्यों होते हैं और डाई स्वेल जैसी इलास्टिक घटनाएँ क्यों दिखाते हैं?
- ये व्यवहार एक्सट्रूज़न और मोल्डिंग के लिए स्थितियाँ कैसे निर्धारित करते हैं?
Key theories
- रेप्टेशन और ट्यूब मॉडल
- एक उलझी हुई श्रृंखला अपने पड़ोसियों द्वारा एक ट्यूब तक सीमित होती है और उस ट्यूब के साथ साँप जैसी प्रसार द्वारा तनाव को कम करती है, जो एक शून्य-शियर चिपचिपाहट का अनुमान लगाती है जो मोलर द्रव्यमान के साथ लगभग 3.4 की घात तक बढ़ती है और एक विशिष्ट विश्राम स्पेक्ट्रम होता है।
- उलझाव और रबरी पठार
- उलझाव मोलर द्रव्यमान से ऊपर, श्रृंखलाएँ एक-दूसरे में प्रवेश करती हैं और एक क्षणिक नेटवर्क के रूप में कार्य करती हैं, जिससे भंडारण मापांक में एक पठार और शियर थिनिंग और इलास्टिक प्रवाह उत्पन्न होता है जो मेल्ट प्रसंस्करण पर हावी होता है।
Mechanisms
छोटी श्रृंखलाएँ एक सामान्य चिपचिपे तरल पदार्थ के रूप में प्रवाहित होती हैं, जिसमें चिपचिपाहट मोलर द्रव्यमान के साथ लगभग रैखिक रूप से बढ़ती है। उलझाव मोलर द्रव्यमान से ऊपर, श्रृंखलाएँ एक-दूसरे में प्रवेश करती हैं और स्थलाकृतिक रूप से एक-दूसरे को बाधित करती हैं, जिससे प्रत्येक श्रृंखला केवल रेप्टेटिंग द्वारा तनाव को कम कर सकती है, अपने पड़ोसियों द्वारा बनाई गई ट्यूब के साथ लंबाई में फैलती है। यह परिरोध मापांक में एक रबरी पठार, मोलर द्रव्यमान के साथ लगभग 3.4 की घात तक बढ़ने वाली चिपचिपाहट, और समय- और दर-निर्भर व्यवहार उत्पन्न करता है: उच्च शियर दरों पर श्रृंखलाएँ उन्मुख होती हैं और उलझाव से मुक्त होती हैं, जिससे चिपचिपाहट कम होती है (शियर थिनिंग), जबकि संग्रहीत इलास्टिक ऊर्जा सामान्य तनाव और एक्सट्रुडेट स्वेल का कारण बनती है।
Clinical relevance
मेल्ट रियोलॉजी सीधे हर मेल्ट-प्रोसेसिंग ऑपरेशन को नियंत्रित करती है: एक्सट्रूज़न, इंजेक्शन मोल्डिंग, ब्लो मोल्डिंग और फाइबर स्पिनिंग सभी चिपचिपाहट, शियर थिनिंग और मेल्ट इलास्टिसिटी पर निर्भर करते हैं। रियोलॉजिकल विंडो के लिए मोलर द्रव्यमान, वितरण और शाखाकरण को अनुकूलित करना प्रक्रियाशीलता के लिए आवश्यक है, और रियोलॉजिकल माप गुणवत्ता नियंत्रण और प्रवाह अस्थिरता के निदान के लिए एक मानक उपकरण है।
History
रेप्टेशन की अवधारणा डी गेनेस द्वारा 1971 में एक निश्चित नेटवर्क के माध्यम से चलने वाली श्रृंखला का वर्णन करने के लिए प्रस्तुत की गई थी, और डोई और एडवर्ड्स ने 1970 के दशक के अंत में इसे उलझे हुए-मेल्ट गतिशीलता के एक पूर्ण ट्यूब सिद्धांत में विकसित किया, जिसने पॉलीमर विस्कोइलास्टिसिटी के फेरी के पहले के व्यवस्थितकरण के आधार पर चिपचिपाहट की मोलर-द्रव्यमान निर्भरता का सफलतापूर्वक अनुमान लगाया।
Key figures
- Pierre-Gilles de Gennes
- Masao Doi
- Samuel Edwards
- John Ferry
Related topics
Seminal works
- rubinstein2003
- doi1986
Frequently asked questions
- रेप्टेशन क्या है?
- रेप्टेशन वह साँप जैसी गति है जिसके द्वारा एक उलझी हुई पॉलीमर श्रृंखला चलती है: पड़ोसी श्रृंखलाओं से घिरी हुई, यह केवल उनके द्वारा बनाई गई ट्यूब के साथ लंबाई में फैल सकती है। यह तंत्र बताता है कि मेल्ट चिपचिपाहट मोलर द्रव्यमान के साथ इतनी तेज़ी से क्यों बढ़ती है।
- पॉलीमर मेल्ट तेज़ी से शियर करने पर पतले क्यों हो जाते हैं?
- उच्च शियर दरों पर उलझी हुई श्रृंखलाएँ प्रवाह दिशा में उन्मुख होती हैं और आंशिक रूप से उलझाव से मुक्त होती हैं, जिससे प्रतिरोध कम होता है। इस शियर थिनिंग का प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है, क्योंकि मेल्ट उच्च दरों पर डाई और मोल्ड में अधिक आसानी से प्रवाहित होता है।