Motions of one stiff molecule in an entangled polymer melt

Abstract
1) A rod, of length L immersed in a sea of flexible polymer chains (P monomers/chain) is expected to have a translational mobility (or diffusion constant) inversely proportional to the rod length and independent of P. 2) The rotational diffusion constant Drot is more delicate : a) for very long rods Drot N kT/[ η(P) L3] is controlled by Stokes friction and inversely proportional to the melt viscosity η(P) ; b) for shorter rods, Drot becomes proportional to L-5 and independent of P. Regime (b) describes a « reptation-rotation process » where the rod slides along its own axis and achieves weak, cumulative, changes in orientation. We discuss the consequences of these properties on the Kerr effect, and on the linear viscoelastic properties, of dilute suspensions of rods.

Résumé
1) Une molécule en bâtonnet, de longueur L, immergée dans un polymère fondu formé de chaines flexibles (P monomères par chaîne) doit avoir une mobilité de translation proportionnelle à L-1 et indépendante de P. 2) Le coefficient de diffusion de rotation Drot est plus délicat : a) pour L grand Drot ˜ kT/[ η(P) L3] doit être contrôlé par la viscosité macroscopique η(P) du fondu; b) pour L moins grand Drot deviendrait proportionnel à L-5 et indépendant de P : dans ce régime, la molécule rigide glisse le long de son axe et réalise de faibles changements d'orientation à chaque glissement (« reptation-rotation »). Nous discutons les conséquences de ces propriétés sur les régimes transitoires d'électrophorèse, sur l'effet Kerr et sur la viscoélasticité linéaire de suspensions diluées.