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The free volume interpretation of the dependence of viscosities and viscoelastic relaxation times on concentration, pressure, and tensile strain

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Summary

The free volume interpretation of the dependence of relaxation times and viscosities on temperature can be extended to their dependence on concentration, pressure, and tensile strain. The coefficient which in theWilliams/Landel/Ferry equation represents the thermal expansion of the relative free volume has the following analogs, respectively: for concentration dependence, a constant closely related to the fractional free volume of the diluent liquid; for pressure dependence, the part of the compressibility attributable to collapse of free volume; for tensile strain, a constant proportional to 1–2μ, whereμ isPoisson's ratio. The treatment is probably limited to conditions where the fractional free volume is not greater than 0.08. In the case of pressure dependence, some viscosity data on hydrocarbon and silicone liquids at high pressures are found to agree closely with the predicted form with reasonable values of the associated parameters.

Zusammenfassung

Die Interpretation der Abhängigkeit von Relaxationszeiten und Viskositäten von der Temperatur auf Grund des freien Volumens läßt sich in bezug auf Konzentrations-, Druck- und Zugkraftbereich erweitern. Der Koeffizient, der in derWilliams/Landel/Ferry -Gleichung die thermische Expansion des relativen freien Volumens repräsentiert, hat die folgenden bezüglichen Analoga: Für die Konzentrationsabhängigkeit eine Konstante, die eng mit dem fraktionellen freien Volumen der Verdünnungsflüssigkeit verkoppelt ist; für die Druckabhängigkeit den Anteil an Kompressibilität, der dem Verschwinden an freiem Volumen zugeschrieben werden muß; für die Zugkraft eine Konstante proportional zu 1–2μ, wobeiμ dasPoissonsche Verhältnis ist. Die Behandlung ist wahrscheinlich auf Bedingungen begrenzt, in denen das freie Volumen nicht größer als 0.08 wird. Im Fall der Druckabhängigkeit findet sich, daß einige Viskositätsdaten an Kohlenwasserstoff- und Silikonflüssigkeiten bei hohen Drucken sehr gut mit der vorausgesagten Form und mit vernünftigen Werten der assoziierten Parameter übereinstimmen.

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Authors and Affiliations

  1. the Department of Chemistry, University of Wisconsin, Madison, Wis., USA

    John D. Ferry & Robert A. Stratton

Authors
  1. John D. Ferry
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  2. Robert A. Stratton
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Ferry, J.D., Stratton, R.A. The free volume interpretation of the dependence of viscosities and viscoelastic relaxation times on concentration, pressure, and tensile strain. Kolloid-Zeitschrift 171, 107–111 (1960). https://doi.org/10.1007/BF01520041

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