polymer rheology
钛白粉选用注意事项
选用钛白粉时应考虑的几种特性一，分散性（D i s p e r s i o n）由于库存或包装所形成的钛白粉结块（c l u m p s）（聚积物和凝结块），在分散搅拌后形成钛白粉和树脂的均匀混合物。
良好的分散性不仅可消除最后产品中之斑点（s p e a k s）和（s t r e a k s）之现象，且可保证有最大光散射效率。
在选择钛白粉品级和分散过程时，下列三点需特别注意：•钛白品级的分散性因制造程序而有不同。
例如，经无机氧化物表面处理的钛白粉品级通常较末处理的品级易于分散于液体系统中（可塑剂(p l a s t i c i z e r s)、塑化物(p l a s t i c i z e d v i n y l)）。
但就另一方面而言，末经表面处理的品级通常易分散于干拌研磨（d r y b l e n d i n g）如聚乙烯、聚苯乙烯或其他模制用树脂的制造程序。
•钛白粉粒子个体无法打破的。
不管加入结块过程中的能量有多大，在打散束缚的结块时，它们只是粒子彼此间的分离。
•分散（d i s p e r s i o n）这个词常常被含糊其词的使用。
例如，有些"分散"问题实际上是配方上稀释不充分的问题，而在塑胶中还留下不可溶的浓斑点。
二，光学性质在塑胶应用中，钛白粉是较受欢迎的颜料，因其在低颜料含量下，可提供最佳的散射效果。
除了光学性质外，其他重要的产品特性，亦可决定钛白粉等到级，以适用于特殊的用途。
一些重要的产品特性将在本章予以讨论。
光学性质（Optical）在选择应用钛白粉时需用考虑适应力，著色强度，底色和色泽（color）等到基本的光学性质。
白色颜料的适应力和著色强度显示其对光的散射效率，适应力显示白色颜料使用权塑胶系统不透明的能力，而著色强度则显示白色颜料对有色塑胶系统所提供的白度（whiteness）和亮度（brightness）。
因为较容易度量，著色强度最常用来表示白色颜料的光散射效率。
9-聚合物的流变学汇总
在熔体流动过程中，高分子链沿流动方向取向，粘度反比于取向度
低剪切区(第一牛顿区)：分子链构象变化慢，分子链有足够时间进行松弛，高分子 链的构象实际上不发生变化，粘度无明显变化
中等剪切区(假塑性区)：取向占优势，高分子没有足够的时间进行充分松弛，使长 链大分子偏离原来的平衡构象 取向的大分子间相对流动阻力降低，表观粘度随切变速率增加而降低
特点和机理
特点
✓ 粘度大 ✓ 多数属假塑性流体 ✓ 有弹性效应 ✓ 交联高分子无粘流态
Viscosities of some common materials
Composition Air
Water Polymer latexes Olive oil 橄榄油
Glycerin 甘油 Golden Syrup 糖浆
(Herraclitus)的经典名言“Panta Rhei万物皆流everything flows” 1929，美国首先成立流变学学会，流变学逐渐形成独立学科 1939，荷兰皇家科学院成立了以伯格斯教授为首的流变学小组 1940，英国出现流变学家学会 1948，国际流变学会议在荷兰举行。荷兰的工作处于领先地位 1985，中国流变学专业委员会Chinese Society of Rheology成立，是中国化学会和中国力学学会下
109 太妃糖 stiff
1012
glassy
1021
rigid
Flow Mechanism 流动机理
小分子液体的流动：分子向“孔穴”相继跃迁
small molecule
hole
高分子熔体的流动：链段(储备长度)向“孔穴”相继跃迁
Reptation 蛇行
Flow curve
a
流变学2
N1
1
2
0
N2
2
2
0
34
法向应力差值的大小是高分子流体弹性效应的量度
N1 >0, N2 <0，|N2| <N1 N1和|N2|都随切变速率的
增加而增加。 N1 ＞0，说明大分子链的
取向引起的拉伸力与流 线平行.
第一、二法向应力差随剪切速率的变化规律
应力的分量用两个下标表示，如τxy ，第一个下标表示该 应力的作用面，第二个下标表示应力的方向。
26
如以矩阵表示，应力张量为：
τx=(τxx, τxy, τxz)
τy=(τyx, τyy, τyz) τz=(τzx, τzy, τzz)
11 12 13
21
22
23
7
1. 应力与应变
当材料受到外力作用而所处的条件使其不能产 生惯性位移，材料的几何形状和尺寸将发生变 化，这种变化就称为应变(strain)。
8
应力（Stress）
单位面积上所受的力来表示受力情况，称之为应力t t＝df/ds
df为作用在表面上 无限小面积ds上的
力 在简单实验中力是均匀的，t＝f/s
5
• 牛顿流体：剪切流动时，内部只有剪切力，无拉 伸压缩应力（正应力）；
• 粘弹性高分子流体：其内部的应力状态十分复杂， 剪切流动时，内部既有剪切力，又有法向应力， 不同法向上的应力值不等 。
• 问题：如何描述同时具有具有剪切和正应力的内 部受力状态？
流变学
聚乳酸纳米复合材料的制备及性能
聚乳酸纳米复合材料的制备及性能本文讨论了聚乳酸（PLA）的改性方法一复合改性。
主要论述了三种复合类型：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。
标签：聚乳酸；复合材料；生物降解聚乳酸（PLA）是生物降解塑料中最优异的产品之一，它生物相容性好，无毒无刺激。
但其固有缺陷如脆性大、耐热性差、成本高等限制了它的广泛应用。
因此聚乳酸改性成为研究焦点。
纳米复合改性因操作简单，效果立竿见影而成为聚乳酸改性领域的主要研究方向。
1 聚乳酸纳米复合材料目前制备的聚乳酸纳米复合材料主要有3类：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。
1.1 聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料用来增强聚乳酸的刚性纳米粒子主要包括SiO2、CaCO3、TiO2等。
Li等研究了纳米SiO2对PLA复合材料性能的影响。
结果表明改性后PLA复合材料具有高的储能模量和降解速率。
周凯等通过熔融共混制备了PLA/CaCO3复合材料，发现CaCO3使PLA的断裂从脆性转变为韧性，复合材料的耐热性和结晶性都得到提高。
莊韦等通过原位聚合法制备PLA/TiO2纳米复合材料，结果表明复合材料的玻璃化转变温度和热分解温度提高；拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率增大。
环氧基笼型倍半硅氧烷（POSS）也可以改性聚乳酸。
于静等制备了PLA/POSS 复合材料，发现POSS可以提高PLA的结晶速率、力学性能和降解速率。
1.2 聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料层状硅酸盐具有片层结构，片层之间可以容纳聚合物分子。
沈斌等制备了PLA/MMT纳米复合材料，结果表明复合材料力学性能得到改善，结晶度提高。
马鹏程等用有机改性蒙脱土（OMMT）制备PLA复合材料，结果表明形成插层还是剥离结构取决于OMMT含量。
3%OMMT可以提高PLA 的力学性能和热性能；OMMT增加了PLA熔体强度，在挤出发泡时充当成核剂，降低发泡剂气体向熔体外部的扩散。
polymer
• Solids Clamps 固体扭转夹具
• SER-Tool 熔体拉伸工具 • UV-cell 紫外单元 • All other options available 其他可选项
6
HAAKE MARS + UTCE/PC
21
Application of HAAKE Rheometer in Polymer Characterization 哈克流变仪在聚合物表征中的应用
Above a critical concentration
lg h0
Mc h0 is proportional to M3.4
due to the entanglement of the polymer molecules Below Mc there is no entanglement, h0 is ―only‖ proportional to MW 由于聚合物的缠结，聚合物溶
h0 ~ MW3.4
h 0 ~ MW
液在临界浓度Mc之上时，零剪
切粘度与分子量的3.4次方成正 比 在临界浓度之下，零剪切粘度
只与分子量1次方成正比
14
Mc
lg MW
The Viscosity Curve…粘度曲线的意义
• Contains valuable information 包含具有重要价值的信息
Shear Stress t h0 Zero Shear Viscosity零剪切粘度
ge0
gr 0 G0
Equilibrium Deformation平衡形变
Retardation Retardation time 松弛时间 Complex Modulus 复合模量
工业药剂学专业名词英文及相关名词解释
工业药剂学专业名词英文及相关名词解释第一章绪论1、药剂学(pharmaceutics或pharmacy)2、剂型(dosage forms):适合于疾病得诊断、治疗或预防得需要而制备得不同给药形式。
3、药物制剂(pharmaceutical preparations):原料药物按照某种剂型制成一定规格并具有一定质量标准得具体品种。
4、辅料(excipients或adjuvants):药物制剂中除主药外一切其她成分得总称。
5、药物给药系统(drug delivery system DDS)6、靶向给药系统(targeting drug delivery systems)7、药典(pharmacopoeia):一个国家记载药品规格与标准得法典8、药品生产质量管理规范(Good Manufacturing Practice GMP)9、动态药品生产管理规范(Current Good Manufacturing Practice cGMP)10、药品非临床实验管理规范(Good Laboratory Practice GLP)11、药物临床试验管理规范(Good Clinical Practice GCP)12、良好供应规范(Good Supply Practice GSP)第二章基本理论与方法第一节溶解溶出理论1、特性溶解度(intrinsic solubility):药物不含任何杂质,在溶剂中不发生解离、缔合,不与溶剂中得其她物质发生相互作用时所形成得饱与溶液得浓度。
2、平衡溶解度(equilibrium solubility):不能完全排除药物解离与溶剂影响而测得得溶解度。
3、增溶剂(solubilizing agent):具有增溶作用得表面活性剂4、助溶剂(hydrotropy agent):作为外加物质加入体系与药物反应生成高溶解性物质得物质5、潜溶与潜溶剂(cosolvency, cosolvent):在混合溶剂中各溶剂比例在某一比例中,药物得溶解度比在各单纯溶剂中得溶解度大,且出现极大值得现象成为潜溶,对应得混合溶剂成为潜溶剂。
临界缠结分子量PolymerMc
高分子物理
8 Polymer Rheology
高分子的流变特性
8.0 Introduction
前言
Rheology 流变学
当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外 力作用时，既表现粘性流动，又表现出弹 性形变，因此称为高聚物流体的流变性或 流变行为.
流变学是研究物质流动和变形的一门科学， 涉及自然界各种流动和变形过程。
Newtonian 牛顿流体
Bingham 宾汉
Non-Newtonian 非牛顿流体
Pseudoplastic Dilatant Thixotropic
假塑性
胀塑性
触变性
屈服应力
切力变稀
切力变稠
流凝性
Shear rate
Shear rate
Shear rate
y
低剪切区：被剪切破坏的缠结来得及重建，缠结点密度不变，故粘 度不变 第一牛顿区
中等剪切区：缠结点被破坏的速度大于重建速度，粘度下降 假 塑性区
高剪切区：缠结点完全被破坏，来不及重建，粘度降低到最小值， 并不再变化 第二牛顿区
Explanation in View of Orientation
弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性
流变性
流动 变形
粘性， 不可逆过程，耗散能量
弹性， 可逆过程，储存能量
非线性粘弹性
Concept of Rheology 流变的概念
Rheology
流变
Deformation 形变
Flow 流动
Viscoelasticity
粘弹性
Elasticity Viscocity
流变学1
第一章 流变学基本方程
1.1标量、矢量和张量 标量、 标量
标量：没有任何方向性的纯数值的量。如质量、密度、体积等。 标量 其特征是其值不随坐标系变换而改变。 矢量：既有大小，又有方向的量。如位移、速度、温度梯度等。 矢量 a=axi+ayj+azk, 流变学中常写着a=a1i+a2j+a3k. 坐标系变换后， 需通过坐标变换公式。 张量： 张量 物理定义：在一点处不同方向面上具有各个矢量值的物理 量。流变学中应用的是二阶 二阶张量，是面量。 二阶 数学定义：在笛卡尔坐标系上一组有3n个有序矢量的集合。 N称为张量的阶数，标量为零阶张量，矢量为一阶张量。 张量可按柱面坐标和球面坐标进行转换。张量具有可分解性和 加和性。
研究聚合物流变学 聚合物流变学的意义在于： 聚合物流变学 ①可指导聚合，以制得加工性能优良的聚合物。例如：合成所 需分子参数的吹塑用高密度聚乙烯树脂，则所成型的中空制品的冲 击强度高，壁厚均匀，外表光滑；增加顺丁橡胶的长支链支化和提 高其分子量，可改善它的抗冷流性能，避免生胶贮存与运输的麻烦。 ②对评定聚合物的要意义。例如：通过控制冷却水温及 其与喷丝孔之间的距离，可解决聚丙烯单丝的不圆度问题；研究顺 丁橡胶的流动性，发现它对温度比较敏感，故需严格地控制加工温 度。 ③对设计加工机械和模具有指导作用。例如：应用流变学知识 所建立的聚合物在单螺杆中熔化的数学模型，可预测单螺杆塑化挤 出机的熔化能力；依据聚合物的流变数据，指导口模的设计，以便 挤出光滑的制品和有效地控制制品的尺寸。
是矢量场中任一点通过所包围界面的通量，并除以此微元体 积，记为div υ.为标量。最常用的是速度矢量场的散度。 若 则 散度的基本运算法则为
1.5矢量场的旋度（Curl） 矢量场的旋度（ 矢量场的旋度 ）
聚氨酯缔合型增稠剂的增稠机理和增稠效率研究
2021年第8期广东化工第48卷总第442期·135·聚氨酯缔合型增稠剂的增稠机理和增稠效率研究彭军1,2，关涛2，任碧野2(1．广州合成材料研究院有限公司，广东广州510665；2．华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州510640)Study on Thickening Mechanism and Thickening Efficiencyof Polyurethane Associated ThickenerPeng Jun1,2,Guan Tao2,Ren Biye2(1.Guangzhou Synthetic Materials Research Institute Co.,Ltd.,Guangzhou510665；2.School of Materials Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou510640,China)Abstract:As a typical polymer associated thickener,polyurethane associated thickener has been deeply studied in synthesis,thickening efficiency,thickening mechanism and stimulation response thickening.The research progress of thickening mechanism and influencing factors of thickening efficiency of waterborne polyurethane associated thickener at home and abroad in recent years was reviewed,and the future research direction of waterborne polyurethane associated thickener was prospected.Keywords:polyurethane；thickener；association；mechanism；research progress1引言聚氨酯缔合型增稠剂(HEUR)作为一种重要的流变助剂，常被用于调控水性体系的粘度和流变性能，迄今已被广泛应用于食品饮料、制浆造纸、印染、乳胶涂料、油墨、石油开采、皮革、化妆品等行业和领域[1]。
polymers名词解释
polymers名词解释
polymer
n.聚合物；多聚体<化>聚合物（体）
polymers
n. [化]聚合物
名词polymer的复数形式.
polymer 网络解释
1. 聚合体：[材质说明]提把/聚氯乙烯(PVC)分体式内胆/聚乙烯(PE)保温层/聚合体(Polymer)防水外层/聚氯乙烯(PVC)
2. 聚合物,高分子：硅材质的微加工材料将成市场主流拓墣产业研究所表示,制作微机电组件的主要材料依出货比例排名分别为硅、聚合物高分子(Polymer)及金属三大类. 其中硅材质由于本身具有极佳的机械性质、电性及耐久度,加上全球微电子产业已投入庞大资金、人力,
3. 高分子化合物：(一)塑胶由高分子化合物(Polymer)与添加物构成,在高分子中还含有反应剩余的单体(monomer),催化剂的残渣及添加物,包括防止其劣化的抗氧化剂、紫外线吸收剂等安定剂,改进其物理性质之可塑剂(Plasticizer),润滑剂,以及著色用的染料等.
例句：
Such polymers are termed addition polymers.
这类聚合物称为加聚物。
The videodisc is made of liquid crystal polymers.
影碟是由液晶聚合物制成的。
The prices of polymers and suchlike materials will decrease.
聚合物及类似材料的价格会下降。
2020版《聚合物流变学基础》
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：《聚合物流变学基础》是讲授聚合物流动和变形的课程，是材料科学与工程专业和高分子材料与工程专业的专业选修课，是为材料学院培养高质量专业人才服务的。
课程主要涵盖聚合物流变学基础知识、基本理论、流变测量等内容，包括聚合物典型流变特征、聚合物流体的黏性和弹性行为、流变性能的测试方法、基本仪器的构造和原理、聚合物常见的流动方式及其实际应用案例。
“Fundamentals of Polymer Rheology”is a course that teaches polymer flow and deformation. It is an elective course for materials science and Engineering and polymer materials and Engineering majors. It serves to train high-quality professionals for the School of Materials.The course mainly covers basic knowledge, basic theory and rheological measurement of polymers, including typical rheological characteristics of polymers, viscosity and elastic behavior of polymer fluids, testing methods of rheological properties, structure and principle of basic instruments, common flow patterns of polymers and practical application cases.- 1 -2.设计思路：聚合物流变学是一门涉及多学科交叉的科学，与高分子物理学、高分子化学。
240℃超聚合物高温压裂液耐温机理及流变性研究
１ ６（３）：３２—３９
第十二届全国流变学学术会
Ｔｈｅ １２ｔｈ Ｎａｔ ｉｏｎａｌ Ｒｈｅｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
［７】戴玉华，吴飞鹏，李妙贞，等．新型缔合聚合物Ｐ（ＡＭ／ＰＯＥＡ）溶液的流变性质［Ｊ】．高分子材料科 学与工程，２００５，２１（３）：１２１—１２４
搐要：从分子结构上分析了实验室研发的２４０。Ｃ超高聚合物稠化剂ＦＡ．３１３的耐温机理：通过拉伸流变、 耐温流变试验等证明了稠化剂不仅自身耐温性能优异，而且与新型长链螯合交联剂ＦＡＧ一１ ８交联后得到 的超高温聚合物压裂液耐温性能达到２４０６Ｃ以上，能够满足２４０。Ｃ储层改造的需要。 关键词：拉伸流变聚合物稠化剂聚合物压裂液
１引言
近年来国内外广泛开展了基于改性聚丙烯酰胺类稠化剂及压裂液的研究，主要是解决１８０＊Ｃ甚至 ２００。Ｃ以上储层改造的需要。聚合物压裂液较强的增黏灶和较好的耐温性，使其在超深超高温储层改造 中显得尤为重要。常规聚合物稠化剂由于单体选择、合成工艺等条件的影响自身耐温性能差，加之与其 配伍的交联剂很少结合稠化剂的特点从微观考虑交联机理，形成的聚合物压裂液耐温能力有一定的局限 性…１。
聚合物＋多核羟桥络离子＝交联聚合物冻胶
图４高温聚合物交联冻胶结构
为了说明新型长链螯合交联剂ＦＡＧ－１８对提高聚合物稠化剂耐温耐剪切性能作用，实验室选择常规 有机锆高温交联剂进行对比试验。选用ＲＳ６０００流变仪，剪切速率为１７０ ｓ－ｌ，初始温度２５ ４Ｃ，升温速 度５。Ｃ／ｍｉｎ，４５ｍｉｎ升温至２５０。Ｃ后恒温剪切２５ｍｉｎ，测试交联冻胶压裂液的粘度值，如图５所示。
２
流变学-Polymer Rheology-2
2 聚合物熔体的基本流变性能
（3）等温流动和非等温流动 • 等温流动是指流体各处温度保持不变情况下 的流动。在此情况下，流体与外界可以进行热量 传递，但传入和输出热量应保持相等。 • 在塑料成型的实际条件下，高聚物熔体的流 动一般均呈现非等温状态。一方面是由于成型工 艺有要求将流程各区域控制在不同的温度下；另 一方面，是粘性流动过程中有生热和热效应，使 流体在流道径向和轴向存在一定的温度差。
2 聚合物熔体的基本流变性能
P Pen Pdi Pex
• ΔPen由三部分原因造成：1）进入口模时， 由于熔体粘滞流动线在入口处产生收敛所 引起的能量损失，从而所造成的压力降； • 2）在入口处有高聚物熔体产生弹性变形， 造成的压力降； • 3）流经入口处，由于剪切速率的剧烈增加 引起流体流动骤变，为达到稳定的流速分 布而造成的压力降。
a k
1 m 1 m m
2.1.6 假塑性流体的流动曲线
2 聚合物熔体的基本流变性能
2 聚合物熔体的基本流变性能
• 2.2 影响剪切粘度的因素 • 2.2.1 链结构 • （1）极性 • 极性聚合物的分子间作用力比非极性 聚合物的大，流动性差。 • （2）分子量 • 分子量越大，分子间力越大，粘度就 大，可塑性小，流动性就差。
2 聚合物熔体的基本流变性能
（4）一维流动、二维流动和三维流动 • 一维流动：流体内质点的速度仅在一个方 向上变化。 • 二维流动：流道截面上各点的速度需要两 个垂直于流动方向的坐标表示。 • 三维流动：流体在截面变化的通道中流动， 其质点速度不仅沿通道截面的纵横两个方 向变化，而且也沿主流动方向变化，流体 的速度要用三个相互垂直的坐标表示。
• 图2.4-1 聚合物熔体和浓溶液的爬竿现象
第二章 流变学的基本概念03
第二不变量
& & &i j
& & & & & & & & & & & & = exx exx + exy e yx + exz ezx + e yx exy + e yy e yy + e yz ezy & & & & & & + ezxexz + ezy e yz + ezz ezz
A0
u y u x u z exx = = e yy = = ezz = =ε x y z 1 u x u y exy = e yx = y + x = exz = ezx = e yz = ezy = 0 2
简单剪切simple shear
A0
F θ
F
1 u x u y 1 = γ exy = e yx = + y 2 2 x
v x v y & & = γ& exy = e yx = + y x
& = 2γ& 2 I2
2.4 本构方程和材料函数
连续性方程 运动方程 能量方程
本构方程 材料函数
作业
1. 何为应变张量？ 2. 何为应变速率张量？ 3. 推导三类基本类型流体的应变张量？
Strain (应变 应变) 应变
Shear strain
剪切应变
dx γ= dy
F
dx v+dv v A dy F
Shear rate
切变速率
dγ dv γ& = = dt dy
PSA的理论及制造
感压胶带 =感压胶+带(基材)
胶带工业技术包括: 1.感压胶 技术 a.高分子(胶)合成技术 b.配方及分子设计 c.架桥方法
2.制造技术
a.表面处理 b.涂胶技术 c.乾燥技术 d.贴合技术
3.评估技术 a. Polymer Rheology b. Surface Chemistry c. PSA Performance d. Micro-Analysis e. Workability at Users f. End-Use Performance
Solutions Aqueous Emulsion Hot Melts 100% Reactive Solis
Physical Properties depend on:
1. Tg 2. Monomer Composition 3. MW & MWD 4. Crosslinker & Crosslinking Density 5. Additives: Tackifier, Plasticizer, Filler
Cure Chemistry
1. Condensation Type 2. Addition Type
Block Copolymer: Thermoplastic A-B-A Block Copolymer:
SIS SBS SEBS SEPS Application: Solution type PSA Hot Melt type PSA
感压胶(PSA)的组成:
弹性体(Elastomer): 100phr 增黏剂(Tackifier): 30-150phr 柔软剂(Plasticizer): 0-100phr 填充剂(Filler): 0-100phr 抗氧化剂(Antioxidant): 0.3-3phr 架桥剂(crosslinker): 0-3phr 溶剂(solvent): 配成固成分10-50%
各种卡波(carbomer)的流变特性及应用
Triethanolamine
C
Glydant Plus Liquid
DMDM Hydantoin (&) Iodopropynyl Butylcarbamate
4
© The Lubrizol Corporation 2008, all rights reserved
QS to pH = 6.0 – 6.5 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40
980
934
940 = Carbopol® 940 polymer 980 = Carbopol® 980 polymer 934 = Carbopol® 934 polymer
离子对透明orporation 2008, all rights reserved
Carbopol 940 polymer
Carbomer
Carbopol 980 polymer Carbopol 934 polymer Deionized Water
Carbomer Carbomer
% Weight
0.23 0.60
0.23
0.20
Qs to 100
0.25 0.45
TEA(99%) B
Ultrez 10
Ultrez 21
980
Carbopol® Polymers
Ultrez 20
数据由专家小组排序法而来
15
© The Lubrizol Corporation 2008, all rights reserved
Ultrez 10 = Carbopol® Ultrez 10 polymer Ultrez 21 = Carbopol® Ultrez 21 polymer 980 = Carbopol® 980 polymer Ultrez 20 = Carbopol® Ultrez 20 polymer
聚合物流变学
1 导言1.1 流变学的定义术语“流变学”（英文为RHEOLOGY）是由美国物理学家宾汉（E. C. Bingham）于1929年创造出来的，其定义为“流变学是研究物质形变和流动的科学”。
尽管流变学一词作为一门学科出现，只有半个世纪的历史，但流变学思想的起源却可追溯到17世纪的Newton（牛顿流体）和Hooke（胡克定律）。
经过众多科学家和学者的不懈努力，时至今日，流变学已发展成为一门与物理、化学、生物、材料、工程以及食品等多学科交叉的重要学科。
1.2 流变学的研究对象和内容狭义流变学研究的对象主要是非牛顿流体，即复杂流体（USA）或称软物质（Euro）。
研究的内容是复杂流体的形变和流动。
1.3 流变学的分类从研究方法上流变学可分为两种。
一种是将材料当作连续介质处理，用连续介质力学的数学方法进行研究，称为连续介质流变学。
由于这种研究方法不考虑物质内部结构，因此又称为宏观流变学或唯象流变学。
另一种是从物质结构的观点出发，研究材料流变性与物质结构（包括化学结构、物理结构和形态结构）的关系，称为结构流变学，还可称为分子流变学或微观流变学。
按研究对象又可分为聚合物流变学、食品流变学、化妆品流变学、血液流变学、石油流变学、矿山流变学等。
1.4 聚合物流变学研究对象：聚合物溶液、聚合物熔体和聚合物基复合体系。
流变学是聚合物加工成型的基础，流变学测试是聚合物表征的一种重要手段。
1.5 本课程的主要内容流变学的数学基础（张量分析初步）和唯象流变学的理论基础（连续介质力学引论）流变测量学（流变学参数、流变仪、测试模式和数据处理）本构方程（描述应力与应变关系的经验方程和力学模型）聚合物共混体系的流变学（相容、部分相容和不相容共混体系的粘弹性）聚合物复合体系的流变学流变学在聚合物研究中的应用（分子量、接枝率、相容性、相图、相形态、相反转、相分离动力学）聚合物结构流变模型（Rouse Model、Doi-Edwards Model、Reptation Model）1.6 几个重要期刊Journal of Rheology /journals/doc/JORHD2-home/Rheologica Acta /openurl.asp?genre=journal&issn=0035-4511 Applied Rheology http://www.ar.ethz.ch/Korea-Australia Rheology Journal http://www.rheology.or.kr/karj/karj.htmMacromolecules /journals/mamobx/index.htmlPolymer /science/journal/003238611.7 参考书目John D. Ferry, Viscoelastic Properties of Polymers (3rd), John Wiley & Sons Inc. 1980Leszek A. Utracki, Polymer alloys and Blends: Thermodynamics and Rheology, Hanser Pub., 1989Leszek A. Utracki, Polymer Blends Handbook (V ol. 1, Chap. 7), Kluwer Academic Pub., 2002江体乾，化工流变学，华东理工大学出版社，2004周持兴，聚合物流变学实验与应用，上海交通大学出版社，2003许元泽，高分子结构流变学，四川教育出版社，1988江体乾，工业流变学，化学工业出版社，1995周持兴，聚合物加工理论，科学出版社，2004。
常用的几种卡波姆
常用的几种卡波姆Carbopol 940：短流变性、高粘度、高清澈度，低耐离子性及耐剪切性，适用于凝胶及膏霜中Carbopol 941：长流变性、低粘度、高清澈度，中等耐离子性及耐剪切，适用于凝胶及乳液Carbopol ETD 2020：丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交链共聚物，长流变性、低粘度、高清澈度、高耐离子性及耐剪切性，适用清澈凝胶。
Carbopol AQUA SF-1：液体，长流变性、可配制清澈配方，与多种成份具优良的相容性，回酸增稠，可用于表面活性剂体系。
Carbopol Ultrez 21：丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交链共聚物，短流变性、用于凝胶、洗涤清洁用品、高电解质产品、膏霜、乳液。
Carbopol Ultrez 20：丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交链共聚物，长流变性、香波、沐浴凝胶、膏霜/乳液、含电解质的护肤、护发凝胶Pemulen TR-1：丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交链共聚物，增稠型乳化剂、短流变性、用于膏霜、乳液Pemulen TR-2：丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交链共聚物，增稠型乳化剂、长流变性、用于乳液Carbopol ULTREZ 20聚合物Carbopol® Ultrez 20 PolymerINCI Name: Acrylates/C10-30 Alkyl Acrylate CrosspolymerCarbopol® Ultrez 20 polymer is a hydrophobically（疏水性地）modified cross-linked acrylate copolymer. This polymer offers many substantial benefits for formulators and marketers of personal care products. Like other "Ultrez" grade polymers, Carbopol Ultrez 20 polymer is exceptionally easy to use - it self-wets and disperses within minutes.This rheology （流变学）modifier and stabilizer also provides electrolyte tolerance（耐受性）and unique sensory benefits in formulations. It can be used in systems with moderate surfactant content, making it an ideal choice for many applications.Key Benefits of Carbopol Ultrez 20 PolymerPleasing Sensorial（知觉的，感觉的）Properties: Carbopol Ultrez 20 provides a rich, creamy skinfeel during the rubout（擦掉，抹掉）phase of applying oil-in-water based creams and lotions（洗液）. These properties are featured in our SensiMap Formulating（明确叙述）Concept.Rapid Wetting: The unique structure of Carbopol Ultrez 20 polymer allows for rapid wetting and improved swelling（膨胀）time without the need for agitation. Thisprocessing benefit is offered without compromising the performance that the personalcare industry expects from the Carbopol polymer product line.Efficient Thickening（高效增稠）: Carbopol Ultrez 20 polymer provides moderate-to-high viscosity with smooth, long flow properties. It's a versatile（通用的）product that can be used when your formulations require viscosity and suspendingproperties. Carbopol Ultrez 20 polymer performs effectively across a broad pH range,making it a versatile ingredient for many applications.Stability of Ingredients in Surfactant-Containing Formulation s（配方）: In shampoo and body wash formulations, Carbopol Ultrez 20 polymer helps to suspend and stabilize beads（珠子，水珠）, microcapsules and exfoliants（去角质系列）for excellent product stability and visual appeal（视觉的吸引力）. In 2-in-1 formulations, Carbopol Ultrez 20 polymer can stabilize silicone fluids and oils effectively.Aesthetic（美学的;审美的）Properties: Carbopol Ultrez 20 polymer exhibits good clarity（透明）in gel formulations, along with providing a smooth, aesthetically pleasing gel（凝胶）quality. In creams and lotions（洗液）, it helps to create emulsions（乳剂）with excellent skin feel.Excellent Clarity:Even at high polymer concentration, Carbopol Ultrez 20 polymer maintains superior clarity. It can be used with confidence（满怀信心地）in systemswhere sparkling（发泡的, 闪烁的）clarity is required.Excellent Electrolyte（电解质）Tolerance: Viscosity, clarity and stability are all maintained in the presence of（在面前）electrolytes with Carbopol Ultrez 20 polymer. It is ideally suited for use in formulations containing higher levels of oils, botanical（来自植物的; 植物的）ingredients, or humectants（湿润剂）like Sodium PCA.Carbopol Ultrez 20 polymer provides excellent performance in a wide range of products, including:ShampoosLotionsBody washesHair and skin gelsBath gelsCreamsCarbopol® Ultrez 20 polymer is a featured ingredient in the SensiMap™ Formulating Concept.Carbopol® Ultrez 20 polymer is recommended for hand sanitizer（消毒杀菌剂）gels.Name: CARBOPOL® ULTREZ 20 POLYMERCompany: Lubrizol Advanced Materials Asia 路博润Trade Name: CARBOPOL®Description: Like other "Ultrez" grade polymers, Carbopol® Ultrez 20 polymer is exceptionally easy to use-it self wets and disperses within minutes. This new thickener and stabilizer also provides improved electrolyte tolerance and unique sensory benefits. It can be used in systems with a moderate surfactant content, making it an ideal choice for many applications.Documents Data SheetDATA SHEET(English)Technical InformationDISPERSION TECHNIQUES FOR CARBOPOL® POLYMERS(English)FORMULATING HYDROALCOHOLIC（水醇的，氢醇）GELS WITH CARBOPOL® POLYMERS(English)HOW TO PREPARE AQUEOUS DISPERSIONS OF CARBOPOL® POLYMERS(English)NEUTRALIZING CARBOPOL® AND PEMULEN™ POLYMERS IN AQUEOUS AND HYDROALCOHOLIC SYSTEMS(English)Product name : Carbopol Ultrez 21 PolymerChemical name : Acrylates/C10-30 alkyl acrylate crosspolymerItems PropertiesAppearance：white powderOdor：mild acrylic odorTotal solids：100%pH (in water)： 3% mucilage（粘液）viscosity at 20 rpm：55, 000 mPa·s% dispersionwetting time： 3 minutes% mucilage* clarity(% Transmission)（传送）~ 95Characteristics and Application :Carbopol Ultrez 21 Polymer is a hydrophobically(疏水性地) modified crosslinked polyacrylate polymer designed to efficiently impart(赋予)thickening, stabilizing, and suspending propertiesto a variety of personal care applications.Carbopol Ultrez 21 polymer is self wetting crosslinked polyacrylic acid polymer that is synthesized in a cosolvent(共溶剂)ethyl acetate/cyclohexane mixture.It provides greater versatility(多功能,多用途)in formulating because it quickly and easily self wets without any mixing required. Carbopol Ultrez 21 polymer has short flow characteristics with relatively high viscosity compared to other Carbopol polymers.Benefits :Facilitates(使容易) formulating and processing because it is a self-wetting polymer that requires no dispersion agitation.Provides excellent thickening efficiency to form very high clarity gels.Provides shear(切变) thinning(变稀) rheology(流变能力)to enable easy pumping(抽吸)and dispensing(分发; 分配)of finished products via trigger(扳柄)sprayers(喷雾器).Provides yield value(屈服值)to allow for the suspension of a wide variety of insoluble materials or particles(粒子). Yield value enables finished products to have vertical cling(附着) which is an important characteristic for products that are dispensed via a trigger spray(反柄喷雾器)or nozzle(管口, 喷嘴).Stabilizes oil-in-water emulsions.INCL命名：丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交联聚合物（Acrylates/C10-30 Alkyl Acrylate Crosspolymer）一．工艺操作上的优点：在工艺操作上ULTREZ 20比ETD2020更简便。
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“缠绕、活扣” 缠绕、活扣” 缠绕
第九章 聚合物的流变性
缠结的解释
聚合物的缠结
“活扣”的数量与什么有关？ 活扣”的数量与什么有关？ 活扣
线的数量 浓度
线的长度 分子量
“活扣”的数量 活扣” 活扣
第九章 聚合物的流变性
缠结的解释
聚合物的缠结 聚合物溶液浓度增高，结构的变化 聚合物溶液浓度增高，
第九章 聚合物的流变性
掌握内容 第九章 聚合物的流变性
聚合物的缠结（ 聚合物的缠结（Entanglement） ）
用新概念解释 普适曲线
高分子链的缠结是高聚物凝聚态的重要特征之一。 高分子链的缠结是高聚物凝聚态的重要特征之一 。 缠 物理交联点， 结是指高分子链之间形成物理交联点 构成网络结构, 结是指高分子链之间形成物理交联点，构成网络结构, 使分子链的运动受到周围分子的羁绊和限制。 使分子链的运动受到周围分子的羁绊和限制。
第九章 聚合物的流变性
教学难点＆ 教学难点＆对策
课程内容庞杂
对策：每章新开始时，将这章与前几章的逻辑进行梳理。 对策：每章新开始时，将这章与前几章的逻辑进行梳理。 每个章节内部，也必须去构建它的逻辑性。 每个章节内部，也必须去构建它的逻辑性。 逻辑性 现象（引出问题） 基本概念（ 用概念分析现象（ 现象 （ 引出问题 ） ——基本概念（ 解决问题的关键 、 掌握 ） ——用概念分析现象（ 重点 基本概念 解决问题的关键、掌握） 用概念分析现象 掌握内容） 相应理论、 掌握内容 ） ——相应理论、 定量分析 （ 对现象 、 概念的深入分析 ， 一般属了解部分 ） — 相应理论 定量分析（对现象、概念的深入分析，一般属了解部分） —测试方法（如何获得所定义的概念，了解） 测试方法（ 测试方法 如何获得所定义的概念，了解） 重点标注要掌握内容，每章结束后，用上述逻辑进行小结（重整教学目标） 重点标注要掌握内容，每章结束后，用上述逻辑进行小结（重整教学目标） 增加一次期中考试
聚合物流体
第九章 聚合物的流变性
聚合物的流动特点
高分子流变行为的特 殊性（与小分子比较） 殊性（与小分子比较）
虹吸现象 （小分子液体） 小分子液体）
无管虹吸 （高分子液体） 高分子液体）
第九章 聚合物的流变性
聚合物的流动特点
高分子流变行为的特 殊性（与小分子比较） 殊性（与小分子比较）
“水上飞的现象” 水上飞的现象” 水上飞的现象
183℃ 时几种不同分子量的聚苯乙烯的 ℃ 粘度与切变速率的关系 从上到下各曲线对应的分子量分别是 242,000；217,000； ； ； 179,000；117,000；48,500 ； ；
掌握内容 第九章 聚合物的流变性
平均分子量的影响
影响高分子流 变行为的因素
说明
1、从纯粹加工的角度来看，降低分子量肯定有利于改善材料 、从纯粹加工的角度来看， 的流动性，橡胶行业采用大功率炼胶机破碎、 的流动性，橡胶行业采用大功率炼胶机破碎、塑炼胶料即为一 但分子量降低后必然影响材料的强度和弹性， 例。但分子量降低后必然影响材料的强度和弹性，因此需综合 考虑。 考虑。 2、不同的材料，因用途不同，加工方法各异，对分子量的要 、 不同的材料， 因用途不同， 加工方法各异， 求 不同 体来 橡胶材 分子 量 求不 同 。 总 体来 看 ， 橡 胶材 料的 分子量 要 高一 些 （ 约 105~ 106 ），纤维材料的分子量要低一些（约104），塑料居其中。 纤维材料的分子量要低一些（ 塑料居其中。 3、塑料中，用于注射成型的树脂分子量应小些，用于挤出成 、塑料中，用于注射成型的树脂分子量应小些，用于挤出成 注射成型的树脂分子量应小些 的树脂分子量可大些，用于吹塑成型的树脂分子量可适中。 吹塑成型的树脂分子量可适中 型的树脂分子量可大些，用于吹塑成型的树脂分子量可适中。 第九章 聚合物的流变性
聚合物的流变性
教学日历
第一、 第一、二、三、四章：共16学时 四章： 学时 第五章： 第五章：共8学时 学时
结 构
分子运动
性 能
第六、 第六、七、八、九章：共18学时 九章： 学时
期中考试、 期中考试、前后各一次习题课
第九章 聚合物的流变性
第九章 聚合物流变学
理清本章与课程其他章节内容的逻辑关系 流变学背景介绍——与产品加工的关系 与产品加工的关系 流变学背景介绍 高分子流变行为的特殊性（与小分子比较） 高分子流变行为的特殊性（与小分子比较） 介绍描述流变行为的物理参数， 介绍描述流变行为的物理参数，τγη 用新概念描述高分子流变行为的特点， 用新概念描述高分子流变行为的特点，并解释 建立分子结构与流变行为的关系， 建立分子结构与流变行为的关系，知道如何改善 测试方法的介绍
高分子结构参数的影响
平均分子量的影响
影响高分子流 变行为的因素
第九章 聚合物的流变性
高分子结构参数的影响
影响高分子流 变行为的因素
分子量增大，除了使材料粘度迅速升高外，还使材料开始发生剪切变 稀的临界切变速率变小，非牛顿流动性突出。究其原因是，分子量大， 变形松弛时间长，流动中发生取向的分子链不易恢复原形，因此较早 地出现流动阻力减少的现象。
E. C. Bingham, M. Reiner April, 29, 1929
聚合物加工都在流体状 态下进行
第九章 聚合物的流变性
引 言
流变学背景介绍—— 流变学背景介绍 与产品加工的关系
第九章 聚合物的流变性
聚合物的流动特点
高分子流变行为的特 殊性（与小分子比较） 殊性（与小分子比较）
小分子流体
物料结构及成分的影响 配方成分，如添料、软化剂等） （配方成分，如添料、软化剂等）
第九章 聚合物的流变性
高分子结构参数的影响
平均分子量的影响
影响高分子流 变行为的因素
K1M W η0 = 3 K 2 M W.4
MW < M c MW > M c
Mc 为分子链发生 “ 缠结 ” 的临界分子 为分子链发生“ 缠结” 量 缠结是高分子材料链状分子的突 出结构特征， 出结构特征 ， 对材料的力学性能 和流动性有特别重要的影响。 和流动性有特别重要的影响。 第九章 聚合物的流变性
2012年浙江农林大学说课比赛 年浙江农林大学说课比赛
高分子物理 (Polymer Physics)
吴强 2011.12.15
说课内容
1、高分子物理课程概况 、高分子物理课程概况
2、以“第九章 聚合物流变学”为例，谈谈如 、 第九章-聚合物流变学 为例， 聚合物流变学” 何讲授高分子物理课程
第九章 聚合物的流变性
第九章 聚合物的流变性
聚合物流体的非牛顿性
用新概念描述高分子流 变行为的特点， 变行为的特点，并解释
绝大多数聚合物液体的流动行为遵从普适流动曲线. 绝大多数聚合物液体的流动行为遵从普适流动曲线.
η0 >ηa >η∞
掌握内容 第九章 聚合物的流变性
幂律方程
用新概念描述高分子流 变行为的特点， 变行为的特点，并解释
Shear rate (strain rate)
第九章 聚合物的流变性
牛顿流体和非牛顿流体
粘度（ 粘度（viscosity） ）
介绍描述流变行为的 物理参数， 物理参数，τγη
η = τ / γ& ~ γ&
N：牛顿流体 ： D：切力增稠流体 ： S：切力变稀流体（假塑性流体） ：切力变稀流体（假塑性流体） iB：理想宾汉流体 ： pB：假塑性宾汉流体 ：
新概念、新理论多、且抽象； 新概念、新理论多、且抽象；不遵循传统化学学习方法
对策：1、学生刚接触专业课程，缺乏对高分子背景知识的了解，在引言部分增加背景知 对策： 学生刚接触专业课程， 缺乏对高分子背景知识的了解， 在引言部分增加背景知 识介绍，有助于学生弄清课程的连续性和逻辑性。 识介绍，有助于学生弄清课程的连续性和逻辑性。 2、尽量的寻找可类比的例子， 、尽量的寻找可类比的例子， 3、通过高分子物理实验从感性进一步加深理解高分子物理的科学原理 、 4、专业词汇的引入，很多概念由外文翻译而来，更容易记忆。 、专业词汇的引入，很多概念由外文翻译而来，更容易记忆。 第九章
缠结的解释
聚合物的缠结
聚合物溶液浓度与粘度的关系
高分子分子量与比粘度的关系
第九章 聚合物的流变性
影响高分子液体剪切粘度的因素
影响高分子流 变行为的因素
高分子结构参数的影响 平均分子量；分子量分布；长链支化度等） （平均分子量；分子量分布；长链支化度等）
影 响 因 素
实验条件和生产工艺条件的影响 剪切速度或剪切应力σ （温度T；压力p；剪切速度或剪切应力σ等）
课程概况
专业基础课（高分子专业大三第一学期） 高分子物理 ：专业基础课（高分子专业大三第一学期）
基础课程：有机化学、 基础课程：有机化学、物理化学和高分子化学 课程内容： 课程内容： 结 构 性 能
分子运动
主要教学目的： 高分子材料、聚合物工艺学、 主要教学目的：为高分子材料、聚合物工艺学、聚合物加 工原理、高分子分子设计等后续专业课程提供知识基础 工原理、高分子分子设计等后续专业课程提供知识基础
与聚合物流动特点相关的物理参数是哪些呢？
高分子的结构参数 与液体接触的频率（剪切速率） 与液体接触的频率（剪切速率） 第九章 聚合物的流变性
Hale Waihona Puke 切应力与切变速率的定义介绍描述流变行为的 物理参数， 物理参数，τγη
Shear stress
τ =F/A
γ = dx / dy
Strain
dγ d dx γ& = = ( ) dt dt dy d dx dv = ( )= dy dt dy
第九章 聚合物的流变性
第九章 聚合物流变学
第八章 聚合物 的屈服与断裂