Flow instability in polymer solutions and melts

Polymer Science - Series C

Volumn 48, Issue 1, 2006, Pages 21-37

  Malkin, A Ya ^a  

^a TOPCHIEV INSTITUTE OF PETROCHEMICAL SYNTHESIS   (Russian Federation)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRYSTAL DEFECTS; ELASTICITY; INDUSTRIAL APPLICATIONS; LAMINAR FLOW; PHYSICAL PROPERTIES; POLYMERS;

FLOW INSTABILITY; POLYMER SOLUTIONS; STREAM DISCONTINUITIES; SURFACE DEFECTS;

FLOW CONTROL;

EID: 33748676448     PISSN: 18112382     EISSN: 1555614X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1134/S1811238206010024     Document Type: Article

References (173)

1. O. Reynolds, Philos. Trans. R. Soc. London 174, 935 (1883).
2. G. Lamb, Treatise on High Mathematical Theory of the Motion of Liquids (Oxford Univ. Press, Oxford, 1932; Gostekhizdat, Moscow, 1947).
3. G. I. Taylor, Philos. Trans. R. Soc. London, A 223, 289 (1923).
4. G. I. Taylor, Proc. R. Soc. London, A 151, 494 (1935).
5. H. K. Nason, J. Appl. Phys. 16, 338 (1945).
6. M. Mooney, J. Colloid Sci. 2, 69 (1947).
7. R. S. Spenser and R. E. Dillon, 4, 241 (1949).
8. J. P. Tordella, J. Appl. Phys. 27, 454 (1956).
9. P. L. Clegg, Rheology of Elastomers, Ed. by P. Mason and N. Wookey (Pergamon, New York, 1957).
10. J. P. Tordella, SPE J. 12 (2), 36 (1957).
11. P. L. Clegg, Plast. Inst. Trans. J. 26, 151 (1958).
12. E. B. Bagley and A. M. Birks, J. Appl. Phys. 31, 556 (1960).
13. E. B. Bagley and H. P. Schreiber, Trans. Soc. Rheol. 5, 341 (1961).
14. J. P. Tordella, J. Appl. Polym. Sci. 7, 215 (1963).
15. J. J. Banbow and P. Lamb, SPE Trans. 3, 7 (1963).
16. J. P. Tordella, J. Polym. Sci., Part C 15, 495 (1966).
17. G. V. Vinogradov and V. N. Manin, Kolloidn. Zh. 27, 784 (1965).
18. G. V. Vinogradov and V. N. Manin, Kolloid Z. Z. Polym. 201, 93 (1965).
19. J. P. Tordella, Rheology. Theory and Applications, Ed. by F. R. Eirich (Academic, New York, 1969), Vol. 5.
20. E. Miller and J. F. Rothstein, Rheol. Acta 44, 160 (2004).
21. M. Fernández, A. Santamaria, A. Muños-Escalona, and L. Mendez, J. Rheol. (N. Y.) 45, 595 (2001).
22. C. J. S. Petrie and M. M. Denn, Ache J. 22, 209 (1976).
23. M. M. Denn, Annu. Rev. Fluid Mech. 22, 13 (1990).
24. J.-M. Piau, N. El Kissi, F. Toussaint, and A. Mezghani, Rheol. Acta 34, 40 (1995).
25. S.-Q. Wang and P. P. Drda, Macromolecules 29, 2627 (1996).
26. S.-Q. Wang and P. P. Drda, Macromol. Chem. Phys. 198, 673 (1997).
27. L. Robert, Y. Demay, and B. Vergnes, Rheol. Acta 43, 89 (2004).
28. E. B. Bagley, I. M. Cabott, and D. C. West, J. Appl. Phys. 29, 109 (1958).
29. A. P. Metzger, C. W. Hamilton, and E. H. Merz, SPE Trans. 3, 21 (1963).
30. A. P. Metzger and C. W. Hamilton, SPE Trans. 4, 107 (1964).
31. I. M. Lupton, Chem. Eng. Prog., Symp. Ser. 60, 17 (1964).
32. I. M. Lupton and J. W. Regester, Polym. Eng. Sci. 5, 235 (1965).
33. R. W. Myerholtz, J. Appl. Polym. Sci. 11, 687 (1967).
34. J. Molenaar and R. J. Koopmans, J. Rheol. (N. Y.) 38, 99 (1994).
35. K. P. Adewale and A. I. Leonov, Rheol. Acta 36, 110 (1997).
36. M. Ranganathan, M. R. Mackley, and P. H. J. Spitteler, J. Rheol. (N. Y.) 43, 443 (1999).
37. L. Robert, B. Vergnes, and Y. Demay, J. Rheol. (N. Y.) 44, 1183 (2000).
38. S.-Q. Wang and N. Plucktaveesak, J. Rheol. (N. Y.) 43, 453 (1999).
39. G. V. Vinogradov, Vysokomol. Soedin., Ser. A 13, 294 (1971).
40. G. V. Vinogradov, A. Ya. Malkin, Yu. G. Yanovskii, et al., Vysokomol. Soedin., Ser. A 14, 2425 (1972).
41. G. W. Winogradow, A. Ja. Malkin, B. W. Jarlykow, et al., Plast. Kautsch. 19, 907 (1972).
42. G. V. Vinogradov, A. Ya. Malkin, Yu. G. Yanovski, et al., J. Polym. Sci., Part A-2 10, 1061 (1972).
43. G. V. Vinogradov, A. Ya. Malkin, N. K. Blinova, et al., Eur. Polym. J. 9, 1231 (1973).
44. G. V. Vinogradov, Pure Appl. Chem. 39, 115 (1974).
45. G. V. Vinogradov, V. P. Protasov, and V. E. Dreval, Rheol. Acta 23, 46 (1984).
46. X. Yang, S.-Q. Wang, A. Halasa, and H. Ishida, Rheol. Acta 37, 415 (1998).
47. P. Taradia and S.-Q. Wang, Phys. Rev. Lett. 91, 198 301 (2003).
48. P. Taradia and S.-Q. Wang, in Proceedings of Annual European Rheological Conference, Grenoble, 2005, p. 35.
49. R. E. Westover and B. Maxwell, SPE J. 13 (8), 27 (1957).
50. R. E. Westover and B. Maxwell, SPE J. 13 (8), 62 (1957).
51. F. B. Metzner, Ind. Eng. Chem. 50, 1577 (1958).
52. J. P. Tordella, Trans. Soc. Rheol. 1, 203 (1957).
53. F. Ram and F. Tamir, J. Appl. Polym. Sci. 8, 2751 (1964).
54. E. B. Bagley, Trans Soc. Rheol. 5, 355 (1961).
55. H. Schott, J. Polym. Sci., Part A 2, 3791 (1964).
56. S. M. Barnett, Polym. Eng. Sci. 7, 168 (1967).
57. J. L. White, J. Appl. Polym. Sci. 8, 1129 (1964).
58. J. L. White, J. Appl. Polym. Sci. 8, 2339 (1964).
59. A. Ya. Malkin and A. I. Leonov, Dokl. Akad. Nauk SSSR 151, 380 (1963).
60. G. V. Vinogradov, A. Ya. Malkin, and A. I. Leonov, Kolloid Z. Z. Polym. 191, 25 (1963).
61. J. R. A. Pearson and C. J. S. Petrie, in Proceedings of the Fourth International Rheological Congress, 1964, Vol. 3, p. 265.
62. N. Tokita and J. L. White, J. Appl. Polym. Sci. 10, 1011 (1966).
63. A. Ya. Malkin and A. I. Leonov, in Progress in Rheology of Polymers, Ed. by G. V. Vinogradov (Khimiya, Moscow, 1970) [in Russian].
64. G. V. Vinogradov, N. I. Insarova, V. V. Boiko, and E. K. Borisenkova, Polym. Eng. Sci. 12, 323 (1972).
65. G. V. Vinogradov, Rheol. Acta 12, 357 (1973).
66. G. V. Vinogradov and A. Ya. Malkin, Rheology of Polymers (Khimiya, Moscow, 1977; Springer, Berlin, 1980).
67. A. V. Ramamurthy, J. Rheol. (N. Y.) 30, 337 (1986).
68. V. G. Ghanta, B. L. Ruse, and M. M. Denn, J. Rheol. (N. Y.) 43, 435 (1999).
69. D. R. Arda and M. R. Mackley, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 126, 47 (2005).
70. S. B. Kharchenko, P. M. McGuiggan, and K. B. Migler, J. Rheol. (N. Y.) 47, 1523 (2003).
71. R. Yip, S. G. Hatzikiriakos, and T. M. Clere, J. Vinyl Additive Technol. 6, 113 (2000).
72. E. E. Rosenbaum, S. K. Randa, S. G. Hatzikiriakos, et al., Polym. Eng. Sci. 40, 179 (2000).
73. G. R. Smoluk, Plast. Eng., 115 (1964).
74. L. L. Blyler and A. C. Hart, Polym. Eng. Sci. 10, 193 (1970).
75. D. S. Kalika and M. M. Denn, J. Rheol. (N. Y.) 31, 815 (1987).
76. S. G. Hatzikiriakos and J. M. Dealy, J. Rheol. (N. Y.) 36, 703 (1992).
77. S. G. Hatzikiriakos, Int. Polym. Process. 8, 135 (1993).
78. H. Mizunuma and H. Takagi, J. Rheol. (N. Y.) 47, 737 (2003).
79. S. H. Anastasiadis and S. G. Hatzikiriakos, J. Vinyl Additive Technol. 8, 7 (1998).
80. N. El Kissi and J.-M. Piau, J. Rheol. (N. Y.) 38, 1447 (1994).
81. S.-Q. Wang, P. A. Drda, and Y. W. Inn, J. Rheol. (N. Y.) 40, 875 (1996).
82. F. Legrand and J.-M. Piau, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 77, 123 (1998).
83. Y. W. Inn, S.-Q. Wang, and M. T. Shaw, Macromol. Symp. 148, 65 (2000).
84. K. B. Migler, C. Lavallée, and M. P. Dillon, J. Rheol. (N. Y.) 45, 565 (2001).
85. F. N. Cogswell, Polym. Eng. Sci. 12, 64 (1972).
86. E. B. Howells and J. J. Benbow, Plast. Trans. J. 30, 240 (1962).
87. F. N. Cogswell, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2, 37 (1977).
88. C. Venet and B. Vergnes, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 93, 117 (2000).
89. R. Rurgers and M. Mackley, J. Rheol. (N. Y.) 44, 1319 (2000).
90. V. I. Brizitsky, G. V. Vinogradov, A. I. Isayev, and Yu. Ya. Podolsky, J. Appl. Polym. Sci. 20, 25 (1976).
91. J.-M. Piau, N. El Kissi, and F. Mezghani, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 59, 11 (1995).
92. N. El Kissi, J.-M. Piau, and F. Toussaint, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 68, 271 (1997).
93. Yu. G. Yanovskii, L. I. Ivanova, and E. I. Frenkin, Mekh. Polim., No. 3, 530 (1970).
94. R. H. Moynihan, D. G. Baird, and R. Ramanathan, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 36, 255 (1990).
95. C. I. Chung, Extrusion of Polymers. Theory and Practice (Hanser, Munich, 2000).
96. A. Santamaria, M. Fernández, E. Sanz, et al., Polymer 44, 2473 (2003).
97. A. S. Kechek'yan, G. P. Andrianova, and V. A. Kargin, Vysokomol. Soedin., Ser. A 12, 2424 (1970).
98. G. P. Andrianova, Yu. V. Popov, and B. A. Arutyunov, Vysokomol. Soedin., Ser. A 18, 2311 (1976).
99. G. P. Andrianova, B. A. Arutyunov, and Yu. V. Popov, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 16, 1139 (1978).
100. S. L. Bazhenov, Yu. A. Rodionova, A. S. Kechek'yan, and A. K. Rogozinskii, Vysokomol. Soedin., Ser. A 47, 1131 (2005)
101. [Polymer Science, Ser. A 47, 692 (2005)].
102. L. Robert, Y. Demay, and B. Vergnes, Rheol. Acta 43, 89 (2004).
103. J. R. A. Pearson, Mechanical Principles of Polymer Melt Processing (Pergamon, Oxford, 1966).
104. A. V. Karakin and A. I. Leonov, Zh. Prikl. Mekh. Tekh. Fiz., No. 3, 110 (1968).
105. V. Durand, B. Vergnes, J. F. Agassant, et al., J. Rheol. (N. Y.) 40, 383 (1996).
106. J. Van Doelder, R. Koopmans, M. Dees, and M. Mangnus, J. Rheol. (N. Y.) 49, 113 (2005).
107. H. Münstedt, M. Schmidt, and E. Wassner, J. Rheol. (N. Y.) 44, 413 (2000).
108. S.-O. Wang and P. A. Drda, Rheol. Acta 36, 128 (1997).
109. J. D. Ferry, Viscoelastic Properties of Polymers, 3rd ed. (Wiley, New York, 1981; Inostrannaya Literatura, Moscow, 1963).
110. G. V. Vinogradov, A. Ya. Malkin, Yu. G. Yanovsky, et al., Rheol. Acta 8, 490 (1969).
111. Yu. G. Yanovskii and A. Ya. Malkin, in Progress in Rheology of Polymers, Ed. by G. V. Vinogradov (Khimiya, Moscow, 1970) [in Russian].
112. A. I. Leonov, Rheol. Acta 15, 85 (1976).
113. A. I. Leonov, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 25, 1 (1987).
114. A. I. Leonov and A. Srinivasan, Rheol. Acta 30, 14 (1991).
115. E. K. Borisenkova, G. V. Vasil'ev, V. G. Kulichikhin, et al., Vysokomol. Soedin., Ser. A 40, 1823 (1998)
116. [Polymer Science, Ser. A 40, 1124 (1998)].
117. K. P. Adewale and A. I. Leonov, Rheol. Acta 36, 110 (1997).
118. P. Taradia and S.-Q. Wang, Macromolecules 37, 9083 (2004).
119. T. C. B. McLeish and R. C. Ball, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 24, 1735 (1986).
120. M. E. Cates, T. C. B. McLeish, and G. Marrucci, Europhys. Lett. 21, 451 (1993).
121. A. Ya. Malkin and B. V. Yarlykov, Mekh. Polim., No. 5, 930 (1978).
122. J. Lyngaae-Jorgensen and B. Marcher, Chem. Eng. Commun. 32, 117 (1985).
123. V. E. Dreval, G. V. Vinogradov, and V. P. Protasov, in Proceedings of IX International Congress on Rheology, Ed. by B. Mena, A. Garcia-Rejón, and C. Rangel-Nafaile (Univ. Nacional, México, 1984), Vol. 3, p. 185.
124. J. Pérez-González, J. Rheol. (N. Y.) 45, 845 (2001).
125. L. Pérez-Trejo, J. Pérez-González, L. De Vargas, and E. Moreno, Wear 257, 329 (2004).
126. J. Pérez-González, J. Rheol. (N. Y.) (in press) (2005).
127. S. Tonon, A. Levernhe-Gerbier, F. Flores, et al., J. Non-Newtonian Fluid Mech. 126, 63 (2005).
128. J. P. Tordella, Trans. Soc. Rheol. 7, 231 (1963).
129. G. V. Vinogradov, N. I. Insarova, B. B. Boiko, and E. K. Borisenkova, Polym. Eng. Sci. 12, 323 (1972).
130. C. D. Han and L. H. Drexler, J. Polym. Sci. 17, 2329 (1973).
131. A. B. Metzner, E. L. Carley, and I. K. Park, Mod. Plast. 37 (11), 133 (1960).
132. C. Combeaud, Y. Demay, R. Valette, and B. Vergnes, in Proceedings of Annual European Rheological Conference, Grenoble, 2005, p. 179.
133. S. Kim and J. M. Dealy, Polym. Eng. Sci. 42, 482 (2002).
134. M. Sentmanat, E. B. Multiawan, and S. G. Hatzikiriakos, Rheol. Acta 44, 1 (2004).
135. M. Sentmanat and S. G. Hatzikiriakos, Rheol. Acta 43, 624 (2004).
136. S. G. Hatzikiriakos and J. M. Dealy, J. Rheol. (N. Y.) 36, 845 (1992).
137. S. G. Hatzikiriakos and J. M. Dealy, J. Rheol. (N. Y.) 35, 497 (1991).
138. K. M. Awati, Y. Park, E. Weisser, and M. E. Mackay, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 89, 117 (2000).
139. K. B. Migler, H. Hervet, and I. Legér, Phys. Rev. Lett. 70, 287 (1993).
140. D. M. Kalyon and H. Gevgilili, J. Rheol. (N. Y.) 47, 683 (2003).
141. N. El Kissi and J.-M. Piau, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 37, 55 (1990).
142. F. Brochard-Wyart, C. Gay, and P. G. De Gennes, Macromolecules 29, 377 (1996).
143. J. C. Baudez, S. Rodts, X. Chateau, and P. Coussot, J. Rheol. (N. Y.) 48, 49 (2004).
144. H. Gevgilili and D. M. Kalyon, J. Rheol. (N. Y.) 45, 1 (2001).
145. M. Mooney, J. Rheol. (N. Y.) 2, 210 (1931).
146. D. F. Moore, The Friction and Lubrication of Elastomers (Pergamon, New York, 1972).
147. A. Ya. Malkin, A. V. Baranov, and N. E. Vickulenkova, Rheol. Acta 32, 150 (1993).
148. J.-M. Piau and N. El Kissi, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 54, 121 (1994).
149. J.-M. Piau and N. El Kissi, in Proceedings of XI International Congress on Rheology (Elsevier, Brussels, 1992), p. 70.
150. Y. Chen, D. A. Kalyon, and E. Bayramli, J. Appl. Polym. Sci. 50, 1169 (1993).
151. M. M. Denn, Annu. Rev. Fluid Mech. 33, 265 (2001).
152. U. Yilmazer and D. A. Kalyon, J. Rheol. (N. Y.) 33, 1197 (1989).
153. B. K. Aral and D. A. Kalyon, J. Rheol. (N. Y.) 38, 957 (1994).
154. L. Leger, B. Paphael, and H. Hervet, Adv. Polym. Sci. 138, 185 (1999).
155. M. M. Britton and P. T. Callaghan, J. Rheol. (N. Y.) 41, 1365 (1997).
156. M. M. Britton, R. V. Mair, R. K. Lambert, and P. T. Callaghan, J. Rheol. (N. Y.) 43, 897 (1999).
157. Y. N. Joshi, A. K. Lele, and A. K. Mashelkar, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 89, 303 (2000).
158. G. M. Wise, M. M. Denn, and A. T. Bell, AIChE J. 44, 701 (1998).
159. G. M. Wise, M. M. Denn, A. T. Bell, et al., J. Rheol. (N. Y.) 44, 549 (2000).
160. F. Brochard and P. G. De Gennes, Langmuir 8, 3033 (1992).
161. D. F. Hill, J. Rheol. (N. Y.) 42, 581 (1998).
162. Y. Cohen and A. B. Metzner, AIChE Symp. 78, Ser. 212, 77 (1982).
163. M. Tirrel and M. P. Malone, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 15, 1569 (1977).
164. H. Muller-Mohnssen, H. P. Lobl, and W. Schauerte, J. Rheol. (N. Y.) 31, 323 (1987).
165. G. M. Bartenev and Yu. S. Zuev, Strength and Fracture of Rubberlike Materials (Khimiya, Moscow, 1964) [in Russian].
166. T. L. Smith, J. Polym. Sci., Part A 1, 3597 (1963).
167. G. V. Vinogradov, A. Ya. Malkin, V. V. Volosevitch, et al., J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 13, 1721 (1975).
168. G. V. Vinogradov, A. Ya. Malkin, and V. V. Volosevitch, Appl. Polym. Symp., No. 27, 47 (1975).
169. M. K. Kurbanaliev, E. K. Borisenkova, G. V. Vinogradov, and A. Ya. Malkin, Vysokomol. Soedin., Ser. B 23, 912 (1981).
170. A. Ya. Malkin and G. V. Vinogradov, Vysokomol. Soedin., Ser. A 27, 227 (1985).
171. A. Ya. Malkin and C. J. S. Petrie, J. Rheol. (N. Y.) 41, 1 (1997).
172. A. Ya. Malkin, Rheology - Fundamentals (ChemTech, Toronto, 1994).
173. R. G. Larson, Rheol. Acta 31, 213 (1992).