J. Phys. France 49, 1055-1063 (1988)
DOI: 10.1051/jphys:019880049060105500

Associating polymers and shear thickening

T.A. Witten

Corporate Research Science Laboratories, Exxon Research and Engineering, Annandale, NJ 08801, U.S.A.

Abstract
The shear-thickening property observed in ionomer solutions is discussed. Scattering and dynamic modulus data suggest that the ionic groups cluster into multiplets and that these control the relaxation of stress. A simple mechanism for shear thickening is described ; it leads to the expectation that these clusters must be bound with a certain minimal strength. Associations with the strength required are argued to pose serious problems for solubility. These problems worsen with increasing number of ions in a multiplet. The competing interactions which determine this number are described.

Résumé
On discute l'épaississement sous cisaillement des solutions d'ionomères. Les données de diffusion de rayonnement et les modules dynamiques suggèrent que les groupes ioniques s'agrègent en multiplets qui contrôlent la relaxation des contraintes. On décrit un mécanisme simple pour l'épaississement sous cisaillement ; ce mécanisme demande une énergie de liaison finie pour les agrégats. On montre que cette force d'association pose des problèmes graves pour la solubilité des polymères. Ces problèmes s'aggravent lorsque le nombre d'ions dans un multiplet augmente. On décrit la compétition des interactions qui détermine ce nombre d'agrégation.

PACS
46 - Continuum mechanics of solids.
6125H - Macromolecular and polymer solutions; polymer melts; swelling.
6620 - Viscosity of liquids; diffusive momentum transport.

Key words
association of liquids -- polymer solutions -- shear modulus -- stress relaxation -- viscosity of liquids