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Complex polymer topologies in blends: Shear and elongational rheology of linear/pom-pom polystyrene blends

Hirschberg, V. 1; Lyu, S. 1,2; Schußmann, M. G. 1
1 Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Angewandte Materialien – Mikrostruktur-Modellierung und Simulation (IAM-MMS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

The shear and elongational rheology of linear and pom-pom shaped polystyrene (PS) blends was investigated experimentally and modeled using constitutive models such as the Doi–Edwards and the molecular stress function (MSF) model. The pom-pom molecule is the simplest topology to combine shear thinning with strain hardening in elongational flow. A PS pom-pom with a self-entangled backbone (M$_{w,bb}$ = 280 kg mol$^{−1}$) and 22 entangled sidearms (M$_{w,a}$ = 22 kg mol$^{−1}$) at each star was blended with two linear PS with weight average molecular weights of M$_w$ = 43 and 90 kg mol$^{−1}$ and low polydispersities (Ð < 1.05). A semilogarithmic relationship between the weight content of the pom-pom, ϕ$_{pom-pom}$, and the zero-shear viscosity was found. Whereas the pure pom-pom has in uniaxial elongational flow at T = 160 °C strain hardening factors (SHFs) of SHF ≈100, similar values can be found in blends with up to ϕ$_{pom-pom}$ = 50 wt. % in linear PS43k and PS90k. By blending only 2 wt. % pom-pom with linear PS43k, SHF = 10 can still be observed. Furthermore, above ϕ$_{pom-pom}$ = 5–10 wt. %, the uniaxial extensional behavior can be well-described with the MSF model with a single parameter set for each linear PS matrix. ... mehr


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000155723
Veröffentlicht am 10.02.2023
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1122/8.0000544
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Zitationen: 9
Web of Science
Zitationen: 9
Dimensions
Zitationen: 10
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP)
Institut für Angewandte Materialien – Mikrostruktur-Modellierung und Simulation (IAM-MMS)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 03.2023
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 0148-6055, 0038-0032, 0097-0360, 1520-8516
KITopen-ID: 1000155723
Erschienen in Journal of Rheology
Verlag American Institute of Physics (AIP)
Band 67
Heft 2
Seiten 403–415
Vorab online veröffentlicht am 13.01.2023
Nachgewiesen in Web of Science
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