缠结聚合物溶液的毛细驱动细化动力学

我们分析了由Doi-Edwards-Marrucci-Grizzuti（DEMG）模型和Rolie-Poly（RP）模型描述的缠结聚合物溶液的毛细驱动细化动力学。两个模型均捕捉聚合物蛇行、链回缩的有限速率以及单个聚合物分子的有限可延伸性，但在对流约束释放的最终形式上有细微差别。我们假设圆柱形细丝形状且无流体惯性，以真实缠结密度数值计算了两种模型预测的细丝细化剖面。两个结果均揭示了一个早期的管子重取向区，随后是短暂的中间弹性-毛细区，最后是靠近掐断奇点的有限可延伸性区。本工作呈现的结果揭示了缠结聚合物溶液瞬态拉伸流变中两个先前实验研究已报道但被广泛使用的FENE-P模型 poorly described（描述不佳）的关键特征。首先，由毛细断裂拉伸流变仪获得的弛豫时间明显小于稳态剪切流变仪所得者。其比值可表示为缠结状态和聚合物浓度的普适函数，与一系列缠结聚合物溶液的实验数据吻合良好。其次，在足够高聚合物浓度下，细丝细化动力学由中间应变率下的管子重取向主导，表观拉伸黏度表现出明显的速率变稀响应。我们最后评估了水性聚氧化乙烯（1 MDa）溶液在稀溶液和缠结区的细丝细化动力学。随着浓度增加，剖面在超过缠结阈值后偏离熟知的指状细化趋势，愈发呈现幂律特征。