Estimation of Sound Speeds Using Additive Properties

The method of additive properties is used to estimate longitudinal and shear sound speed in polymers. The procedure is to calculate the component contributions to the molar mass, molar volume, bulk modulus function, and shear modulus function and to combine these to calculate sound speeds. These calculations are carried out for the epoxy series previously studied as well as three linear amorphous polymers and polyethylenes of varying crystallinity. In the case of polyethylene, a distinction is made between crystalline and amorphous methylene groups. In this manner, polyethylene sound speeds as a function of density are calculated and found to agree satisfactorily with experiment. In addition, the temperature dependence of sound speeds is also in good agreement with experiment.

Zusammenfassung

Die Methode der additiven Eigenschaften wird benutzt, um die Geschwindigkeit von Longitudinal- und Scherwellen in Polymeren abzuschätzen. Dabei sollen die Beiträge der Komponenten zur Molmasse, zum Molvolumen, zum Kompressionsmodul und zum Schermodul berechnet werden; aus ihrer Kombination ergeben sich dann die Schallgeschwindigkeiten. Die Berechnungen werden für die schon früher untersuchte Epoxydreihe sowie für drei lineare amorphe Polymere und für Polyethylene unterschiedlicher Kristallinität ausgeführt. Im Fall von Polyethylen wird zwischen kristallinen und amorphen Methylgruppen unterschieden. In dieser Weise werden Schallgeschwindigkeiten von Polyethylen als eine Funktion der Dichte berechnet; es zeigt sich, daß sie in zufriedenstellender Weise mit den experimentellen Daten übereinstimmen. Auch die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeiten ist in guter Übereinstimmung mit dem Experiment.

Sommaire

Pour évaluer les vitesses longitudinale et de cisaillement du son dans les polymères, on a utilisé la méthode des proprietés additives. Cette méthode consiste à calculer les contributions des composants à la masse molaire, au volume molaire et aux modules de rigidité à la compression et au cisaillement, puis à les combiner pour calculer les vitesses du son. Ces calculs sont effectués pour la série d'époxydes étudiée auparavant, ainsi qu'à trois polyéthylènes et polymères linéaires amorphes de structures cristallines variables. Dans le cas du polyéthylène il y a lieu de faire une distinction entre les groupes méthylènes cristallins et amorphes. En effectuant les calculs de cette façon, les valeurs obtenues pour les vitesses du sons dans le polyéthylène en fonction de la densité s'avèrent être en accord satisfaisant avec l'expérience. De plus, la dépendence de ces vitesses avec la température est aussi en bon accord avec l'expérience.