Viscosity of semi-dilute polymer solutions

Abstract
We report viscosity measurements on semi-dilute solutions (c* < c < 10 %). The viscosity variation is independent of the glass transition temperature of the undiluted polymer and consistent with monomer friction proportional to the solvent viscosity. With concentration, the following variations were observed : - for PIB-toluene, η r ˜ c4.1, close to de Gennes' viscosity theory, - for PS-benzene and PIB-cyclohexane, ηr ˜ c4.6 which seems to be influenced by local statistics in the chains, - for semi-dilute θ solvent conditions, ηr ˜ c5 which could be interpreted using de Gennes' theory of reptation and mean field theory of elasticity. With molecular weight we observe : ηr ˜ M3.1w in agreement with reptation model. However temperature scaling laws do not seem to be applicable. The interpretation of the temperature dependence of the viscosity remains open question.

Résumé
Nous présentons des résultats de viscosité obtenus dans des solutions semi-diluées de polymères (c* < c < 10%). La variation de la viscosité est indépendante de la température de transition vitreuse du polymère et compatible avec un coefficient de frottement du monomère proportionnel à la viscosité du solvant. En fonction de la concentration dans différents systèmes, les relations suivantes sont obtenues : - PIB-toluene, η r ˜ c4,1, qui est proche de la théorie de la viscosité de de Gennes, - PS-benzène et PIB-cyclohexane, η r ˜ c4,6, qui peut être expliquée par la structure locale de la chaîne, - solution semi-diluée à la température θ, ηr ˜ c5, qui peut être interprétée avec un temps de reptation analogue à celui introduit dans le modèle de de Gennes et une élasticité déduite de la théorie de champ moyen. En fonction de la masse moléculaire, nous obtenons : ηr ˜ M3,1w en accord avec le modèle de reptation. Toutefois, il semble que les lois d'échelle en température ne peuvent expliquer la décroissance de la viscosité relative lorsque la température croit.