Eriyik polimerin viskoz davranışının serbest hacim ile ilişkilendirilmesi
Linking the free volumes in viscous behavior of polymer liquids
Yazar: GÜLSÜM AKDENİZ
Danışman: PROF.DR. UĞUR YAHŞİ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
ÖZETERİYİK POLİMERİN VİSKOZ DAVRANIŞININSERBEST HACİM İLE İLİŞKİLENDİRİLMESİSerbest hacim büyüklüğünün bir fonksiyonu olarak viskoziteye ilişkinçalışmalar son dönemlerde oldukça popüler bir hale gelmiştir [1-2]. Utracki [1],Simha-Somcysky (SS) Boşluk Teorisinden [3] hesap edilen serbest hacimüyüklüğünün bir ölçüsü olarak basınç ve sıcaklığa bağımlı boşluk kesri h ileln Î· = a0 + a1 ( h( P, T ) + a2 ) şeklinde bir bağıntıyı önermiştir. Burada ai {i=0, 1 ve2}'ler uygunluk parametreleridir. Utracki, SS'deki hal denklemindeki basınçparametresinin iki katını reolojik parametre olarak kullanarak ( Preo = 2 Peos ), bazı* *polimerlerin viskozite verilerini lineer bir hale getirmiştir. Yahsi [4], Utracki'nin haldenklemini bazı dallanmış alkanlar için lineer bir hale getirmediğini göstermiştir.Bu amaçla, difüzyon işlemleri için modifiye edilmiş ve önerilmiş serbesthacim bağıntısı Î·T â1/ 2 = C exp ( âÎ³ Ï * Ï f ) , polimerlerin viskoz davranışlarınınincelenmesi için test edilmiştir, fakat buda verileri lineer bir hale getirmemiştir.Burada Ïf segmental molar serbest hacim ve Ï* ise bir segmentin atlaması içinkritik serbest hacim olarak yorumlanabilir. Böylece serbest hacim modeli viskoziteverilerinin yorumlanması için tutarlı bir model değildir.Bununla birlikte transport olaylarında boşluğun büyüklüğü mü yoksa serbesthacim kesri mi baskın rol oynamaktadır sorusu sorulabilir. Serbest hacim tek başınatransport olayını açıklamakta yeterli değildir, buna karşılık serbest hacmin kesribaskın rolü üstlenmektedir, çünkü bir segmentin peş peşe olarak atlaması maddedebulunan boşlukların miktarına bağlıdır ki buna serbest hacim kesri denir. Birmolekülün geçişi için son durumu ele alacağız ve bunun üzerine modeli tesisedeceğiz.Sıvıların istatistik termodinamiği temel alan SS teorisi ve Eyring SignificantStructure (ESS) geçiş teorilerini birleştirilerek Yahsi [2] tarafından öne sürülen geçiş1olayı olarak teorik bir model, serbest hacim niceliğini bir ölçüsü, sıcaklık ve basınçbağımlı boşluk kesri h(P,T)'nin modelde baskın bir rol oynadığını vurgular.Neticede Polystyrene (PS), Polypropylene (PP) ve Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) gibi polimerler için h(P,T) boşluk kesri cinsinden viskozite içindüzenlenmiş bir model geliştirdik. %6 ya da daha düşük KOK (Karakök OrtalamaKare) değeri ile viskozitede yeterli bir uyum elde ettik.Temmuz 2006 Gülsüm Akdeniz2

Abstract:
ABSTRACTLINKING THE FREE VOLUMES IN VISCOUSBEHAVIOR OF POLYMER LIQUIDSThe study of viscosity, Î·, as a function of free-volume quantity has beenrecently popular [1-2]. Utracki[1] proposed a relation ln Î· = a0 + a1 ( h( P,V ) + a2 )where ai {i=0, 1 and 2} are fitting parameters and h is the pressure and temperaturedependent hole fraction as a measure of free volume quantity, computed by using theSimha Somcysky (SS) Hole Theory [3]. He linearized the viscosity data for somepolymers using the rheological pressure parameter twice the equation of state (eos)one ( Preo = 2 Peos ) in the SS. Yet Yahsi [4] showed that it did not linearize the data of* *some branched alkanes.For this purpose, a modified free volume relation, viz.Î·T â1/ 2 = C exp ( âÎ³ Ï * Ï f ) proposed for diffusion processes is tested for the viscousbehavior of the polymers, but it did not linearize the data. Here Ïf is segmental molarfree volume and Ï* is interpreted as the critical free volume for jumping of asegment. Therefore such a free volume model is not consistent to interpret theviscosity data.However, question may be raised whether the hole (vacancy) size (freevolume) or free volume fraction plays a dominant role for the transport phenomena.The free volume is not alone sufficient to explain the transportation, but rather thefraction of it plays a major role because successive jumping of a segment is attainedwith a quantity related with an amount of holes distributed in the matter so called the1free volume fraction. We will consider the latter for the transport of amolecule and proceed to establish the model based upon this case.A theoretical model as transport phenomena, proposed by Yahsi [2],combining the Eyring Significant Structure (ESS) transport theory and the SS theorybased on statistical thermodynamics of liquids[3]. exposes that the temperature andpressure dependent hole fraction, h( P, T ) , as a measure of free volume quantity,plays a dominant role in the model.Thereby we have developed a simplified model for the viscosity in terms ofh( P , T ) for the polymer such as Polystyrene (PS), Polypropylene (PP), andAcrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). The satisfactory agreement in viscosity isobtained with an rms value %6 or less.July 2006 Gülsüm AKDENİZ2