Rheologie – Teil 2

Übergang mit deutlich kleineren Steigerungen als 1:1 bzw. 2:1 mit steigender
Frequenz bis zum Plateau G1 bzw. Maximum G"
max . Eine weitere Erhöhung der
Frequenz verursacht bei einem bestimmten kritischen Wert die Zerstörung der
inneren Struktur der Messprobe (d.h. G '( ω) und G"( ω) fallen stark ab).
Allgemein gilt:
- Ein im Vergleich höherer Glasplateauwert G1
weist auf eine stärkere Struktur
hin (z.B. durch mehr Wechselwirkungskräfte zwischen längeren
Makromolekülen)
- Ein im Vergleich früherer Kurvenanstieg bei kleineren Frequenzen weist auf
größere Relaxationszeiten der Messsubstanz hin. (vgl. G" max bei tRω = 1).
Längere und verzweigte Moleküle können sich nur bei kleineren Frequenzen
noch bewegen, bei größeren Frequenzen blockieren sie sich (G' und G"
steigen), während kleinere Moleküle sich erst bei höheren Frequenzen
blockieren.
Eine Rechtsverschiebung des Kurvenanstiegs weist also auf weniger
verzweigte, kleinere Makromoleküle hin.
- Ein im Vergleich steilerer Kurvenanstieg beschreibt eine engere
Molekulargewichtsverteilung (engeres Relaxationszeitspektrum). Je größer die
Molekulargewichtsverteilung (Streuung der Kettenlängen um den Mittelwert)
und je größer der Anteil der niedrigen Molekulargewichte ist, desto breiter wird
die Streuung der Relaxationszeiten sein. Dies zeigt sich in einer weniger steil
ansteigenden G '( ω) -Kurve bzw. in einem weniger spitz ausgeprägten
Maximum der G"( ω) -Kurve.
- Die Lage des Schnittpunktes der beiden Kurven G '( ω) und G"( ω) verschiebt
sich mit einem zunehmenden mittleren Molekulargewicht auf einer Linie mit
gleich bleibendem Abstand zur ω -Achse nach links (wenn die
Molekulargewichtsverteilung konstant bleibt. Dieser Schnittpunkt verschiebt
sich bei einer zunehmend breiteren Molekulargewichtsverteilung auf einer
Linie mit gleich bleibendem Abstand zur G-Achse nach unten (wenn das
mittlere Molekulargewicht konstant bleibt).
4.2 Frequenzabhängiges Verformungsverhalten von chemisch vernetzten
viskoelastischen Substanzen
Betrachtet werden hier Substanzen, welche Vernetzungen zwischen den
Makromolekülen aufweisen; diese Netzbrücken sind durch echte chemische (primäre
Hauptvalenz-) Bindungen fixiert.
Dies führt dazu, dass ein Aneinanderabgleiten der Haupt-Molekülketten ohne
Zerstörung des Netzwerks unmöglich ist, da sie an den Netzpunkten festgehalten
werden. Je nach Länge der Netzbögen ist eine begrenzte Deformation der
Messsubstanz möglich; bei einem weitmaschigen Netzwerk, z.B. bei Teig, eine
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