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Flow in a confined parallel plate geometry: validity of the geometry for the study of viscoelastic fluids and application to carbon black dispersion

Ecoulement dans une géométrie plan-plan confinée: validité de la géométrie pour l'étude de fluides viscoélastiques et application à la dispersion du noir de carbone

Résumé : Si avoir un écoulement stable est une condition nécessaire pour faire des mesures de rhéologie en régime continu, il en est de même lors d'études rhéo-optiques où des observations d'évolution de structure ou de comportement de particules ou inclusions en suspension dans une matrice sont réalisées in-situ pendant le cisaillement. Dans cet article, nous montrons comment l'installation d'une bague de confinement autour d'une cellule de cisaillement plan-plan contra-rotative transparente permet de réduire le développement d'instabilités d'écoulement dans une matrice polymère viscoélastique pendant le cisaillement, sans modifier l'écoulement sur une zone relativement large de la cellule. Des mesures de périodes de rotation de billes de verre et de rhéologie en régime continu ont été effectuées pour montrer la validité de cette géométrie d'écoulement. Cette cellule a été utilisée pour déterminer les conditions de dispersion d'une charge de noir de carbone dans une matrice polymère sous l'action d'un champ de cisaillement. La détermination des conditions de rupture d'un noir de carbone en suspension dans une matrice polymère dans deux géométries d'écoulement différentes (avec et sans bague de confinement) permet de montrer que le critère de rupture s'exprime bien en terme de contrainte hydrodynamique. L'utilisation de la bague a permis d'atteindre des taux de cisaillement plus élevés dans des conditions stables d'écoulement.