Blend properties can be predicted by combination of pure component terms and interface contribution. Interface contribution which is related with morphology change is predicted as excess terms by Park and Lee model. In the model, both excess shear stress (shear viscosity) and excess normal stress are described by two parameters, Κ and λ(1-μ). k represents the ratio of excess normal stress to excess shear stress and λ(1-μ) is a parameter to describe some relaxation of interface. The applicability of Park and Lee model is verified by comparing the predicted and observed rheological behavior for blends of polystyrene(PS)/ polypropylene(PP), etylene-propylene-diene rubber(EPDM) / PP at steady shear flow.
Interface contribution which was defined as excess terms is well explained in both PS/PP and EPDM/PP blends with the Park and Lee model. Especially, the excess normal stress difference terms which is related to elastic effect are more apparent than excess shear stress terms. Therefore, it can be concluded that blend properties are well predicted by Park and Lee theory for immiscible polymer blends. In 30PS0/70PP blends, the blend property is mainly determined by pure component's contribution. On the other hand, the interface contribution is more dominant at 50PS/50PP blends, which may be reflected by the increased interfacial area with volume fraction.
However, for EPDM/PP blends which has very elastic dispersion phase, the relative magnitude of interface contribution is small compared with pure component contribution, even though it is still large compared with other blend systems. The blend properties are mainly determined by the pure components contribution because the original difference in first normal stress difference of pure components is too high.
Interface contribution which is related with morphology can be separated in emulsion system too. The interfacial tension was large in PIB/PAM1 emulsion where PAM is dissolved by 2wt% than in PIB/PAM2 where PAM is dissolved by 4wt%. It shows that polymer additive in aqueous systems act as a powerful surfactant reducing the interfacial tension. The Κ values which represents the elasticity of interface is large in the PIB/PAM2 emulsion. The small magnitude of λ(1-μ) also reflected the enhanced elastic effect due to the interfacial tension in the PIB/PAM1 emulsion. At low shear rate, the interface contribution is large when the interfacial tension is large. The elastic property of pure components becomes to contribute to the interface contribution more dominantly as shear rate increases.
The steady shear viscosity and first normal stress difference of emulsions can be also predicted relatively well by Park and Lee theory. The discrepancy between the experimental data and theoretical prediction in the first normal stress of 20PAM2/80PIB is due to the fact the original difference in the elastic property is too large.
블렌드의 특성은 블렌드를 구성하고 있는 순수한 물질들에 의한 기여항과 계면에 의해 나타나는 항을 조합함으로써 예측할 수 있다. 몰폴로지 전개와도 관계있는 계면에 의한 기여항은 잉여 특성이라 정의되고, Park & Lee 모델에 의해 그 거동을 해석할 수 있다. 그 모델에서 잉여 법선응력과 잉여 전단응력은 Κ와 λ(1-μ)라는 두 개의 변수에 의해 표현되었는데, Κ는 두 잉여 응력값의 비를 나타내고, λ(1-μ)는 계면에서의 완화현상을 나타내기 위한 변수이다.
본 연구에서는 점도가 서로 다른 폴리프로필렌(PP)과 폴리스티렌(PS)을 블렌딩한 PP/PS계와 탄성력이 매우 큰 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)를 폴리프로필렌(PP)과 블렌딩한EPDM/PP계를 선정하여, 정상 전단 흐름하에서 나타나는 유변학적 거동을 살펴보았다. 또, 이러한 실험 결과를 Park & Lee 모델에 의해 예측된 유변학적 거동과 비교 하였다.
실험결과, 두 비상용성 고분자계에서 잉여특성으로 정의된 계면의 기여항이 잘 관찰되었는데, 특히 탄성 효과와 관계있는 잉여 법선응력항이 더 분명한 변화를 효과를 나타내었다. 그리고, Park & Lee 모델에 의해 블렌드의 유변학적 거동을 잘 예측할 수 있음을 확인할 수 있었다.
30PS/70PP 블렌드의 특성은 주로 순수한 성분의 특성에 의해 지배되었지만, 50PS/50PP 블렌드 계에서는 계면의 기여항이 더 뚜렷한 효과를 나타내었다. 이것은 분산상의 부피비가 증가함에 따라서, 계면의 넓이도 증가하게 됨으로써 그 기여도 커지게 된 것을 알 수 있다. 한편, EPDM/PP 블렌드계에서의 두 잉여항은 다른 블렌드에 비해서 매우 큰 값을 가졌지만, 그 상대적인 기여도는 작았다. 이것은 EPDM의 탄성적인 성질과 관계있는 법선응력값이 너무 큰 값을 가지고 있어서, 도메인의 변화가 상대적으로 적고, 블렌드의 특성도 그 고분자의 특성에 의해 지배되기 때문이다.
이러한 계면에 의한 기여항은 에멀젼 계에서도 잘 설명될 수 있었다. 본 연구에서는, PIB(polyisobutylene) 용액과 고분자 농도가 다른 PAM(polyacrylamide)용액을 부피비가 20/80과 80/20인 에멀젼을 구성하여, 정상 전단 흐름하에서의 유변학적 거동을 알아 보았다. 그리고, 고분자의 농도가 큰 계에서, 계면장력이 훨씬 작아진 것을 확인할 수 있었는데, 이것은 고분자가 첨가됨에 따라서 계면에서 계면장력을 낯추는 역할을 한다는 사실과 일치하는 결과이다. 따라서, 낮은 전단 속도에서는 계면의 탄성정도를 나타내는 Κ값도, 고분자의 농도가 낮은 계에서 더 큰 값을 를 나타내었다. 그러나, 전단속도가 증가함에 따라서, 이러한 계면장력에 의한 기여항보다는 블렌드를 구성하고 있는 순수한 고분자의 특성에 의해 블렌드의 특성이 결정되었다.
정상 전단 흐름하에서 이러한 에멀젼의 유변학적 거동을 Park & Lee 모델에 의해 잘 예측할 수 있었다. 높은 전단속도에서의 이론적인 예측과 실험결과 사이의 오차는, 두 구성 고분자 사이의 법선응력차가 매우 큰 것에 기인한다.
