多分散性与浓度对稀释聚合物溶液弹性毛细薄化的影响

在毛细应力下液桥薄化在喷射、滴落等广泛过程中发生，产生强大的面外流动，能够拉伸溶解的聚合物。如果弹性应力超过粘性应力，便会出现指数级的“弹性毛细”（elastocapillary，以下简称 EC）薄化阶段，得到的时刻 $\tau_{EC}$ 通常被认为是该聚合物的最长松弛时间 $\lambda$。长期以来，一个问题是为何 $\tau_{EC}$ 随聚合物浓度变化，即使在浓度极低时 $\lambda$ 理论上应保持不变。目前的理解将其归因于聚合物拉伸时产生的分子间相互作用。然而，我们通过将低 $M$ 和高 $M$ 聚合物样本混合（具有狭窄的分子量分布）并在不同比例下进行稀释实验，来说明 $\tau_{EC}$ 的浓度依赖性可通过考虑实际聚合物样本固有的分子量分布（MWD）来解释。通过对每个混合物进行毛细薄化实验测量 $\tau_{EC}$，我们证明了一个简简单的模型定性地再现了实验结果，表明在 EC 阶段之前，聚合物由于依次拉伸 MWD 中分子量递减的不同分子量物种而产生的弹性应力。由于每个物种产生的弹性应力取决于其浓度，因此，为使 EC 阶段得以启动所需拉伸的 MWD 部分比例取决于总聚合物浓度 $c$。浓度较高时，EC 阶段由更高 $M$（更长的 $\lambda$）的 MWD 部分拉伸而引起，导致测得的 $\tau_{EC}$ 更长。我们的结果对将毛细薄化测量应用于面外流变学、解释此类测量以及更一般地理解弹性毛细薄化动力学具有重要意义。