Aplicação de um Modelo Reológico Não-Linear em Sistemas Poliméricos Dilatantes
Application of Non-Linear Rheological Model to Shear-Tickening Polymeric Systems
Navarro, Rômulo F.
http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282002000100011
PolÃmeros: Ciência e Tecnologia, vol.12, n1, p.41-47, 2002
Resumo
A dilatância é um comportamento reológico comum a vários sistemas poliméricos embora não ocorra em polÃmeros puros. Existem várias teorias aplicáveis à explicação desse fenômeno e alguns modelos matemáticos para o ajuste de dados experimentais de quatro de suas seis formas de ocorrência. Neste trabalho é dado enfoque à dilatância antecedida por um comportamento newtoniano e sucedida pelo comportamento pseudoplástico. Para ajustar dados constantes da literatura para sistemas desse tipo, é apresentado um modelo hÃbrido e não-linear. Para o teste do modelo foram utilizados dados existentes na literatura para solução de α,ω poli(t-butilestireno) em óleo mineral e suspensão de partÃculas do copolÃmero de estireno com acrilato de metila em solução aquosa de poli(ácido acrÃlico). O modelo proposto apresenta boa concordância com os dados experimentais.
Palavras-chave
Modelo reológico não-linear, comportamentos não-newtonianos, dilatância, sistemas poliméricos
Abstract
Shear-thickening (dilatant) behavior is common in several polymeric systems, but not in pure polymers. There are many theories that can be used to describe shear-thickening and some mathematical models that fit experimental data of three of its six types: dilatant, newtonian-dilatant, newtonian-dilatantpseudoplastic, viscoplastic-dilatant, pseudoplastic-dilatant and newtonian-pseudoplastic-newtonian-dilatant sequences. This work deals with the behavior of newtonian-dilatant-pseudoplastic sequence behavior and proposes a hybrid, non-linear and viscous model to fit the experimental data from systems that present such rheological behavior. The systems under investigation were: a) solution of α,ω poly(t-butylstyrene) in a mineral oil (3g/dl) (sample 1) and b) suspension of styrene - methyl acrylate copolymer (S-co-MA) particles (15% vol.) in a poly(acrylic acid) (PAA) (1% wt) and water solution (sample 2). The proposed model agrees with the experimental data analysed.
Keywords
Non-linear rheological model, non-newtonian behavior, shear-thickening, polymeric systems
References
1. Navarro, R. F. ¾ "Fundamentos de Reologia de PolÃmeros", EDUCS, Caxias do Sul (1987).
2. Cates, M.; McLeish, T. & Marrucci, G.- Europhys. Lett., 21, p.451 (1993).
3. Porte, G.; Berret, J. & Harden, J. ¾ J. Phys II, 7, p.459 (1997).
4. Strivens, T. ¾ "Ulmann´s Encyclopedia of Industrial Chemistry", vol. B6, VCH, Berlin (1994).
5. Eirich, F. ¾ "Thixotropy and Dilatance", ACS, Washington (1967).
6. Hu, Y.; Boltenhagen, P. & Matthys, E. ¾ J. Rheol., 42, p.1209 (1998).
7. Kosvintsev, S.; Riande, E.; Velarde, M. & Guzmán, J. ¾ Polymer, 42, p.7395 (2001).
8. Hoffmann, R. ¾ Trans. Soc. Rheol., 16, p. 155 (1972).
9. Bender, J. & Wagner, N. ¾ J. Rheol., 40, p. 899 (1996).
10. Bergström, L. ¾ Colloid and Surface A: Physicochemical and Engineering Aspects, 133, p.151 (1998).
11. Bossis, S. & Brady, R. ¾ J. Fluid Mech., 155, p. 105 (1985).
12. Cyr, M.; Legrand, C. & Mouret, M. ¾ Cement and Concrete Research, 30, p. 1477 (2000).
13. Hartmann, V. & Cressley, R. - Colloid and Surface A: Physicochemical and Engineering Aspects, 121, p.151 (1997).
14. Gamez-Corrales, R.; Berret, J.; Walker, L. & Oberdisse, J. ¾ Langmuir, 15, p.6755 (1999).
15. Yang, M-H. ¾ Polymer Testing, 20, p. 635 (2001).
16. Rehage, H.; Wunderlich, I. & Hoffmann, R. ¾ Prog. Colloid. Polym. Sci., 72, p.51 (1986).
17. Osaki, K.; Inoue, T. & Ahn, K. ¾ J. of Non-Newt. Fluid Mech., 54, p.109 (1994).
18. Dupuis, D.; Lewandowski, F.; Steiert, P. & Wolff, C. - J. of Non-Newt. Fluid Mech., 54, p.11 (1994).
19. Choplin, L.; Hubert, P.; Page, A.; Houzelle, M.; Sinquin, A.; Marchal, P. & Dellacherie, E. ¾ Revue de L´Insitut Français du Petrole, 55, 2, p.272 (1997).
20. Tan, H. Tam, K. & Jenkins, R. ¾ J. of Appl. Polym. Sci., 79, 8, p.1486 (2001).
21. Bhargava, S. & Cooper, S. ¾ Macromolecules, 31, 2, p. 508 (1998).
22. Savins, J. ¾ Rheol. Acta, 7, p.87 (1968).
23. Layec-Raphalen, M. & Wolff, C. - J. Non-Newt. Fluid Mech., 1, p.159 (1976).
24. Perg, S. & Landel, R. - J. Non-Newt. Fluid Mech., 12, p.95 (1983).
25. Maerker, J. & Sinton, S. ¾ J. Rheol., 30, p.77 (1986).
26. Ait-kadi, A.; Carreau, P.;& Chauvetau, G. ¾ J. Rheol., 31, p. 537 (1987).
27. Matthys, E. & Saberky, R. - J. Non-Newt. Fluid Mech., 25, p.877 (1987).
28. Maus, C.; Fayt, R.; Jérôme, R. & Teyssié, Ph. ¾ Polymer, 36, p. 2083 (1995).
29. Navarro, R. & França, K. ¾ "Non-Newtonian Properties of Collagens", in: Abstracts of V International Macromolecular Colloquium, p. 132, Gramado ¾ RS, set (1992).
30. Barnes, H. ¾ J. Rheol., 33, p. 329 (1989).
31. D´Haene, P. ¾ J. Colloid. Interf. Sci., 156, p. 350 (1993).
32. Bender, J. & Wagner, N. ¾ J. Colloid. Interf. Sci., 182, p. 171 (1995).
33. Zupancic, A.; Lapasin, R. & Zumer, M. ¾ Prog. Org. Coatings, 30, p. 67 (1997).
34. Mewis, J. & Vermant, J. ¾ Prog. Org. Coatings, 40, p.111 (2000).
35. Otsubo, Y. ¾ Chem. Eng. Sci., 56, p. 2939 (2001).
36. Bagley, E. & Christian, D. ¾ J. Textures Studies, 13, p. 115 (1982).
37. Dail, R. & Steffe, J. ¾ J. Food Sci, 55, p.1660 (1990).
38. ¾ ¾ J. Food Sci, 55, p.1764 (1990).
39. Otsubo, Y. ¾ Langmuir, 8, p.2336 (1992).
40. Laun, H. ¾ J. Non-Newt. Fluid Mech., 54, p. 87 (1994).
41. Dintzis, F. & Bagley, E. ¾ J. Appl. Polym. Sci., 56, p. 637 (1995).
42. Rao, M.; Okechukwu, P.; Da Silva, P. & Oliveira, J. ¾ Carbohydr. Polym., 33, p. 273 (1997).
43. Bourret, E. Ratsimbazafy, V.; Maury, L. & Brossard, C. ¾ J. Pharmacy and Pharmacology, 46, p. 538 (1994).
44. Nzihou, A.; Attins, L.; Sharrock, P. & Ricard, A. ¾ Powder Tech., 99, p.60 (1998).
45. Zipfel, J.; Lindner, P.; Tsianou, M.; Alexandridis, P. & Richtering, W. ¾ Langmuir, 15, p. 2599 (1999).
46. Duclos, R.; Bourret, E. & Brossard, C. ¾ International Journal of Pharmaceutics, 182, p. 145 (1999).
47. Navarro, R. ¾ "Propriedades Reológicas de Suspensões de Alumina em Polidimetilsiloxano", Dissertação de Mestrado, Universidade Federal da ParaÃba, Brasil (1989).
48. Navarro, R. & Alsina, O. ¾ RBE, 8, p. 79 (1991).
49. "Influencia de la Concentracion de Soluto en los Indices de Potencia y Consistencia de Suspensiones Polimericas Seudoplasticas", in: Libro de Resumes del Simposio Iberoamericano de Polimeros, p. 493, Vigo, España, jun/jul (1992).
50. Navarro, R. ¾ "Análise Qualitativa do Efeito das PartÃculas da Carga na Reologia de Suspensões", in: Anais do Congresso de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, p. 62, São Carlos ¾ SP, jun (1992).
51. Varma, A. & Chavan, V. ¾ Carbohydr. Polym., 27, p. 63 (1995).
52. Fong, C.; Turcatte, G. & Kee, D. ¾ J. Food Engineering, 27, p. 63 (1996).
53. Tattiyakol, J. & Rao, M. ¾ Carbohydr. Polym., 43, p. 215 (2000).
54. Walkenström, P.; Nielsen, M.; Windhab, E. & Hermansson, A. ¾ J. Food Engineering, 42, p. 15 (1999).
55. Tan, H.; Tam, K. & Jenkins, R. ¾ Langmuir, 16, p. 5600 (2000).
56. Barnes, H. & Walters, K. ¾ Rheol. Acta, 24, p.323 (1985).
57. Shurz, J. ¾ J. Rheol., 36, p. 1319 (1992).
58. Pal, R. ¾ The Chem. Eng. Journal, 63, p. 195 (1996).
Facebook
Google+
Twitter
LinkedIn
Mendeley
StumbleUpon
CiteULike
Reddit
Email