Skip to content

Effect of Shear Flow on the Crystallization Morphology of Isotactic Polypropylene

The study of polymer melt crystallization stimulated by flow has attracted much interest because it implies the possibility of controlling the final morphology, and consequently quality and properties, of semi-crystalline polymers. The renewed interest in the flow induced crystallization is due to the availability of new experimental tools that can yield insight into molecular characteristics that control the crystallization pathways adopted by a stresses polymer melt.
In this work, the effects of a shear flow applied during crystallization on the morphology evolution and on the kinetics of isothermal crystallization of two iPP have been studied experimentally.
The group of Material Technology of the Department of Mechanical Engineering of the University of Eindhoven - TU/e, The Netherlands (Prof. G.W.M. Peters) has a Multi Pass Rheometer (MPR) equipped with a in house designed slit flow cell that can be used to perform flow experiments at processing conditions, i.e. high pressures, high shear rates, high cooling rates (but also isothermally) and (multiple times) reversed flow. This device is, as a result, an experimental setup to study in-situ and ex-situ structure and morphology development of polymers with a control over the processing conditions and shear history.
The aim of this thesis is to contribute to the understanding of the relation between processing condition and final morphology of polymers using this powerful tool and investigating the flow-induced crystallization in melts.
The use of this new shear cell which can be operated up to shear rates of 104 s-1, in some occasion in combination with a modulated laser, made it possible to present flow induced crystallization in two iPP samples with different MW and MWD.
A series of isothermal crystallization tests at three temperatures were conducted by imposing shear rates, ranging from 0 (quiescent conditions) to 800 s-1 and varying the shear time.
The resulting micro-structure of the samples has been analyzed by in situ measurements like turbidity and birefringence measurements and by optical microscopy (OM) and FT-IR measurements (ex-situ measurements).
Shearing the polymer for a duration much shorter than the quiescent crystallization time at a crystallization temperature lower than the melting temperature always led to a significant change into crystallization morphology as compared to quiescent.
It was found that the effects of flow on morphology were mainly a rise of the nucleation density than the quiescent condition and the development of an evident “fine-grained layer”. These effects were stronger with increasing shear times and shear rates.
However, when shearing above a critical stress was continued for a time greater than a critical duration, the transition to the formation of oriented structures occurs. An oriented, crystalline structure is formed during shear when the wall shear stress is above some critical value and is applied for a critical shearing time. The formation of this layer correlates with the subsequent formation of a “skin-core morphology”.
The temperature influences the critical stress for the formation of the oriented layer, because the temperature controls the relaxation time of the orientation and the stretch experienced by the material.
Orientation determined by FT-IR measurements over the thickness of the sample confirmed what it was possible to observed in OM pictures.
Final morphological characteristics of samples were compared with van Meerveld et al.’ s rheological classification (van Meerveld, Peters, & Hutter, 2004). It was a good starting point, but its weak spot is the lack of the introduction of the shear time as quantitative parameter in the classification.
A Maxwell model (Pantani, Speranza, Sorrentino, & Titomanlio, 2002) was adopted to describe the evolution of molecular orientation in the sheared material. In most cases, the model explained the obtained morphology.

CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI

La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF

Acquista
Mostra/Nascondi contenuto.
3 1. Introduction Nowadays semi-crystalline polymers are widely used and thus it should not surprise the increasing interest in the optimization of their production cycle. The resulting properties of these materials depend not only on the molecular properties but also on the processing conditions, i.e. the thermo-mechanical history experienced by the polymer in the process even if the process-properties relation is not yet fully understood. Polymers are processed from the melt to form films, fibers and moulded articles using operations such as extrusion, injection moulding, fiber spinning, film blowing, etc and during these processes the molten polymers are subjected to high pressure, high thermal gradients, intense and complex flow fields (shear, elongational, or mixed) during or after which they crystallize. The morphology distribution of the final product depends on the way in which the polymer crystallizes from the flowing melt. The great technological importance of morphology relies on the fact that polymer characteristics (above all mechanical, but also optical, electrical, transport and chemical) are affected by this aspect. For example, the high stresses and strain rates experienced by a hot polymer melt as it gets in contact with the cold walls of the die in an injection moulding operation can lead to the development of a highly non uniform “skin-core” morphology. The difference in properties, such as crystallinity and degree of orientation, between the highly oriented crystallites in the skin and the spherulitic core can lead to undesirable effects such as stress whitening, but on the other hand the skin can offer a desired hardness of the surface. The study of polymer melt crystallization stimulated by flow has attracted much interest because it implies the possibility of controlling the final morphology, and consequently quality and properties, of semi-crystalline polymers. By changing the processing conditions (for example temperature or strain rate) and molecular parameters, a wide range of molecular morphologies can be produced which opens up the possibility of tailoring desired microstructures.

CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI

La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF

Acquista
Il miglior software antiplagio

L'unico servizio antiplagio competitivo nel prezzo che garantisce l'aiuto della nostra redazione nel controllo dei risultati.
Analisi sicura e anonima al 100%!
Ottieni un Certificato Antiplagio dopo la valutazione.

Informazioni tesi

  Autore: Daniela Santoro
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Salerno
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria chimica
  Relatore: Giuseppe Titomanlio
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 119

FAQ

Per consultare la tesi è necessario essere registrati e acquistare la consultazione integrale del file, al costo di 29,89€.
Il pagamento può essere effettuato tramite carta di credito/carta prepagata, PayPal, bonifico bancario.
Confermato il pagamento si potrà consultare i file esclusivamente in formato .PDF accedendo alla propria Home Personale. Si potrà quindi procedere a salvare o stampare il file.
Maggiori informazioni
Ingiustamente snobbata durante le ricerche bibliografiche, una tesi di laurea si rivela decisamente utile:
  • perché affronta un singolo argomento in modo sintetico e specifico come altri testi non fanno;
  • perché è un lavoro originale che si basa su una ricerca bibliografica accurata;
  • perché, a differenza di altri materiali che puoi reperire online, una tesi di laurea è stata verificata da un docente universitario e dalla commissione in sede d'esame. La nostra redazione inoltre controlla prima della pubblicazione la completezza dei materiali e, dal 2009, anche l'originalità della tesi attraverso il software antiplagio Compilatio.net.
  • L'utilizzo della consultazione integrale della tesi da parte dell'Utente che ne acquista il diritto è da considerarsi esclusivamente privato.
  • Nel caso in cui l’utente che consulta la tesi volesse citarne alcune parti, dovrà inserire correttamente la fonte, come si cita un qualsiasi altro testo di riferimento bibliografico.
  • L'Utente è l'unico ed esclusivo responsabile del materiale di cui acquista il diritto alla consultazione. Si impegna a non divulgare a mezzo stampa, editoria in genere, televisione, radio, Internet e/o qualsiasi altro mezzo divulgativo esistente o che venisse inventato, il contenuto della tesi che consulta o stralci della medesima. Verrà perseguito legalmente nel caso di riproduzione totale e/o parziale su qualsiasi mezzo e/o su qualsiasi supporto, nel caso di divulgazione nonché nel caso di ricavo economico derivante dallo sfruttamento del diritto acquisito.
L'obiettivo di Tesionline è quello di rendere accessibile a una platea il più possibile vasta il patrimonio di cultura e conoscenza contenuto nelle tesi.
Per raggiungerlo, è fondamentale superare la barriera rappresentata dalla lingua. Ecco perché cerchiamo persone disponibili ad effettuare la traduzione delle tesi pubblicate nel nostro sito.
Per tradurre questa tesi clicca qui »
Scopri come funziona »

DUBBI? Contattaci

Contatta la redazione a
[email protected]

Ci trovi su Skype (redazione_tesi)
dalle 9:00 alle 13:00

Oppure vieni a trovarci su

Parole chiave

birefringence
critical
crystallization
flow
infrared
ipp
isothermal
microscopy
morphology
optical
polymer
polymers
polypropylene
rheometer
sample
shear
shear time
stress
structure
temperature

Tesi correlate


Non hai trovato quello che cercavi?


Abbiamo più di 45.000 Tesi di Laurea: cerca nel nostro database

Oppure consulta la sezione dedicata ad appunti universitari selezionati e pubblicati dalla nostra redazione

Ottimizza la tua ricerca:

  • individua con precisione le parole chiave specifiche della tua ricerca
  • elimina i termini non significativi (aggettivi, articoli, avverbi...)
  • se non hai risultati amplia la ricerca con termini via via più generici (ad esempio da "anziano oncologico" a "paziente oncologico")
  • utilizza la ricerca avanzata
  • utilizza gli operatori booleani (and, or, "")

Idee per la tesi?

Scopri le migliori tesi scelte da noi sugli argomenti recenti


Come si scrive una tesi di laurea?


A quale cattedra chiedere la tesi? Quale sarà il docente più disponibile? Quale l'argomento più interessante per me? ...e quale quello più interessante per il mondo del lavoro?

Scarica gratuitamente la nostra guida "Come si scrive una tesi di laurea" e iscriviti alla newsletter per ricevere consigli e materiale utile.


La tesi l'ho già scritta,
ora cosa ne faccio?


La tua tesi ti ha aiutato ad ottenere quel sudato titolo di studio, ma può darti molto di più: ti differenzia dai tuoi colleghi universitari, mostra i tuoi interessi ed è un lavoro di ricerca unico, che può essere utile anche ad altri.

Il nostro consiglio è di non sprecare tutto questo lavoro:

È ora di pubblicare la tesi