Aplicación del cálculo fraccional a la reología de materiales poliméricos

• Autores: Felipe R. García Cavazos, Martín Edgar Reyes Melo, Virgilio Ángel González González, Carlos Alberto Guerrero Salazar, Antonio García Loera
• Localización: Ingenierías, ISSN-e 1405-0676, Vol. 21, Nº. 78, 2018, págs. 51-56
• Idioma: español
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    En el presente trabajo se propone un modelo reológico a base de elementos mecánicos fraccionarios denominados “spring-pots”. El modelo propuesto es un Modelo de Zener Fraccional Extendido, MZFE, que describe el comportamiento reológico de materiales poliméricos amorfos en un amplio intervalo de frecuencias que abarcan desde el estado vítreo hasta la frecuencia donde el polímero presenta propiedades de flujo. A partir del MZFE se construyen diagramas teóricos de la parte real (E’) y de la parte imaginaria (E’’) del módulo complejo, E* = E’ + iE’’, así como también de tan(d) = E’’/E’. Los diagramas teóricos son validados comparándolos con datos experimentales de un polímero amorfo (poliestireno). Lo anterior nos permitió aportar algunas ideas acerca de la movilidad molecular que se asocia a la variación que presentan E’ y tan(d) en función de la frecuencia.

  • English

    In this work we propose a rheological model using mechanical fractional elements named “spring-pots”. The proposed model is an Extended Fractional Zener Model, EFZM, which describes the behaviour of amorphous polymeric materials in a very large frequency range, from sub-vitreous behaviour to a frequency in which the polymer reaches the flowing properties. From EFZM we computed theoretical spectra of the real (E’) and imaginary (E”) parts of complex modulus, E* = E’ + iE’’, in addition tan(d) = E’’/E’ was also computed.

    To validate the EFZM the theoretical results were compared with experimental data of an amorphous polymer. We have associated the frequency dependence of both E’ and tan(d) to molecular mobility of polymer chains.