高分子材料加工工艺聚合物流变学基础

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高分子材料加工工艺聚合物流变学基础

度，类似凝胶；当外部τ作用而破坏暂时的交联点时，粘度即随和剪切时间的增加而降低。摇凝性液体
A.含义：在定温下表观粘度随剪切持续时间延长而增大的液体称为摇凝性液体。 B.原因：主要原因是溶液中不对称的粒子（椭球形线团）在剪切应力场的速度作用下取向排列形成暂时次价交联点所致，这种绨合使粘度不断增加，最后形成凝胶状，只要外力作用一停止，暂时交联点就消除，粘度重新降低。
应变：材料在应力作用下产生的形变和尺寸的改变称为应变。（单位长度的形变量）根据受力方式不同，通常有三种类型：剪切应变（γ）、拉伸应变（ε）和流体静压力的均匀压缩
剪切速率
表示单位时间内的剪切应变
拉伸速率牛顿粘度
表示单位时间内的拉伸应变
为比例常数，称为牛顿粘度。是液体自身所固有的性质，其表征液体抵抗外力引起流动变形的能力。液体不同，粘度值不同与分子结构和温度有关，单位（
高分子材料加工工艺聚合物流变学基础
流变学流动+形变
高分子材料加工流变学？
第一节高分子熔体流变行为
• 1 非牛顿型流动 • （1）牛顿流体 • 服从牛顿流动定律的流体称为牛顿流体 • （2）非牛顿流体 • 凡不服从牛顿流动定律的流体称为非牛顿流体
应力：单位面积上所受的力称为应力。根据受力方式不同，通常有三种主要类型：剪切应力（τ）、拉伸应力（б）和流体静压力（P）
• 高分子流动不是简单的整个分子的迁移，而是链段的相继蠕动来实现的。类似于蛇的蠕动。链段的尺寸大小约含几十个主链原子。
• 流动不复合牛顿流体的运动规律。粘度随剪切速率或剪切应力的大小而改变。 • 这个优点利于我们通过改变螺杆转速、压力等工艺参数调节熔体的粘度、改善其流动性。
• 聚合物在流动过程中所发生的形变一部分是可逆的，因为聚合物的流动并不是高分子链之间简单的相对滑移的结果，而是链段分段运动的总结果，这样在外力作用下，高分子链不可避免地要顺外力方向有所伸展，聚合物进行黏性流动时，必然伴随高弹形变。在外力消除后，高分子链又要卷曲起来。

成型工艺学第一章高聚物的加工流变学

②第二流动区（是高聚物液体表现为非牛顿性流动的区域） ⅰ.主要特征： A..液体中大分子的构象发生变化、分子束与晶粒尺寸发生改变
等。 B. ㏒τ～㏒曲线发生弯曲，表观粘度发生变化;粘度的变化趋势：“切力变稀”和“切力增稠”。
ⅱ. “切力变稀”现象(是熔体、溶液及悬浮液流变行为的特征) A. “切力变稀” η～从τ～图或图中均可看到曲线偏离牛顿流动曲线而向下弯曲，熔体表观粘度随增大而降低的现象。 B. 假塑性流体：由于曲线在弯曲的起始阶段有类似塑性流动的行为，所以称这种流动为假塑性流动，具有假塑性流动行为（切力变稀）的流体称为假塑性流体。
3．非牛顿流体的流动行为特征
（1） τ 和有依赖性。
间通常不呈比例关系，因而剪切粘度对剪切作用
（2）非牛顿性是粘性和弹性行为的综合，流动过程包含可逆形变和不可逆形变两种成分。
图1-2-5 非牛顿流体的应力-应变关系
4．粘性液体及指数定律（1）指数定律方程（反映粘性液体流变性质的经验性数学关系式） ⅰ. 粘性液体的指数定律高聚物粘性液体在定温下于给定的剪切速率范围内流动时，剪切应力和剪切速率具有指数函数的关系。 ⅱ. 粘性液体指数定律方程

=K (
dv n d n ) = K( )n =K dt dr
K n =
(1-2-6) (1-2-7)
ηa =
=
K
n1
式（1-2-6）和式（1-2-7）中，K 和n 均为常数，系非牛顿参数。 A. K相当于牛顿流体的流动粘度 μ，是液体粘稠性的一种量度，称为粘度系数(稠度)。 B. n称为流动指数(非牛顿指数)，用来表征液体偏离牛顿型流动的程度。当n =1时，与牛顿流体流动方程完全相同，该液体具有牛顿流体的流动行为。当n ﹥1和 n﹤1时，说明该液体不是牛顿液体，n值偏离1越远，液体的非牛顿性越强。 C. 表观粘度ηa ηa与温度和物质的本性有关，还与等有关。

高分子材料加工原理--聚合物流体的流变性 ppt课件

所以PLLA熔体在纺丝过程中对温度极其敏感，应严格控制纺丝温度.
表 PLLA的特性黏度降
温度/℃
室温 205 215 225
特性黏度[η]
1.35 1.16 0.89 0.82
[η]
0 0.19 0.46 0.53
当Tg <T<Tg+100时，由WLF方程式： ❖ lg(T / Ts)= －C1(T-Ts)/[C2+(T-Ts)] ❖ 若Ts=Tg，则C1=17.44，C2=51.6
1-直链，2—三支链，3—四支链
图超支化聚(硅氧烷)
2.平均分子量的影响
(1)分子量对0 的影响
➢ Flory等: 0=KM K-取决于聚合物性质和温度的经验常数 -与聚合物有关的指数当M < Mc时，=1～1.6； M > Mc，时=2.5～5.0
推论：高分子量聚合物加工时，粘度很高，加工困难。
a ↓ a↑
支链越多，越短，流动时的空间位阻
越小，表观粘度越低。
例1: 超支化聚合物具有较低的a 例2: 橡胶生产中加入再生橡胶，以改善其加工性能。
(3) 长支链数↑
a ↑， c↓
(4)聚合物链结构中的侧基当侧基体积较大时，自由体积增大，
流体粘度对压力和温度敏感性增加。
图顺丁胶的粘度与分子支化度的关系
C↑
c↓ n ↓
(三) 温度的影响
1.温度对0 (或)的影响
图常见聚合物流体的表观粘度与温度的关系
T ↑，链段活动能力↑ 体积↑ 分子间相互作用↓
↓
当T>>Tg时，由Arrhenius方程式： η =AexpEη /RT
lnη =lnA+Eη /RT

第一章高分子材料加工流变学概论(二讲)

σ=λ ·ε ε
拉伸流动与剪切流动的区别：剪切流动是一个平面在另一个平面上的滑移,而拉伸流动是同一个平面上两质点距离的拉长,而且拉伸应力有单双向之分。拉伸流动主要用于拉丝、吹膜、中空成型和热成型。
第三节：第三节：高分子材料的粘性流动与弹性（P13）
熔体受应力作用产生变形，粘性变形：熔体受应力作用产生变形，当应力解除熔体受应力作用产生变形后其变形不能完全恢复原状的称为粘性变形。后其变形不能完全恢复原状的称为粘性变形。其流动称为粘性流动粘性流动。动称为粘性流动。熔体受应力作用产生变形，弹性变形：熔体受应力作用产生变形，当应力解除熔体受应力作用产生变形后其变形能完全恢复原状的称为弹性变形。其流动后其变形能完全恢复原状的称为弹性变形。称为弹性流动弹性流动。称为弹性流动。受剪切应力而产生的弹性变形称为剪切弹性。受拉应力而产生的弹性变形称为拉伸弹剪切弹性。性。弹性模量：物体所受应力对其发生的弹性变形量的比弹性模量物体所受应力对其发生的弹性变形量的比值称为弹性模量。值称为弹性模量。因剪应力而引起的称为剪切弹性模量；因拉应力而引起的称为拉伸弹性模量。模量；因拉应力而引起的称为拉伸弹性模量。用数学公式表示：
对于服从幂律方程的流体（假塑性流体）活化能E与流动指数n的关系为：Er=nEτ 活化能：每摩尔运动单元流动时所需要的能量，活化能越大，粘度对温度越敏感，温度升高时，粘度下降越明显。
几种聚合物熔体的活化能
聚合物 POM(190℃） PE(MI2.1,150℃) PP(250℃) PS(190℃) PMMA(190℃) PC(250℃) NBR NR 剪切速率/S－1 101～102 102～103 101～102 101～102 101～102 101～102 101 101 活化能/(KJ/mol) 26.4~28.5 28.9~34.3 41.8~60.1 92.1~96.3 159~167 167~188 22.6 1.1

聚合物加工流变学基础 -回复

聚合物加工流变学基础-回复聚合物加工流变学基础是研究聚合物材料在加工过程中的流变特性的学科。

聚合物加工流变学研究了聚合物材料在加工过程中的力学行为，包括材料的粘度和流变应力等关键参数。

本文将一步一步介绍聚合物加工流变学的基础知识。

第一步：了解流变学基本概念流变学是研究物质在外力作用下的变形和流动行为的学科。

在流变学中，我们关注的是物质对外力的响应及其与应变速率的关系。

第二步：理解聚合物的基本特性聚合物是由大量重复单元构成的高分子化合物。

它们具有灵活性、可塑性和可拉伸性等特性。

聚合物的流变特性主要由分子结构、分子量和分子排列等因素决定。

第三步：聚合物加工过程中的变形行为在聚合物加工过程中，聚合物材料经历了多种变形行为。

这包括弹性变形、塑性变形和黏弹性变形。

弹性变形是指材料在施加外力后会发生可逆的变形，一旦外力消失，材料会恢复到原始形状。

塑性变形是指材料在外力作用下会发生不可逆的变形，即使外力消失，材料也无法完全恢复到原始形状。

黏弹性变形则是介于弹性变形和塑性变形之间的一种特性，即材料在外力作用下会有一部分可恢复的变形，但也会有一部分不可恢复的变形。

第四步：流变特性的测量方法为了研究聚合物材料的流变特性，科学家们发展了多种测量方法。

其中最常用的方法是旋转流变仪和剪切流变仪。

旋转流变仪通过旋转圆盘或圆柱体来施加剪切力，测量材料对剪切力的响应。

这种方法可以获取材料的剪切粘度和剪切应力等指标。

剪切流变仪则是通过在平行平板之间施加剪切力来测量材料的流变特性。

这种方法可以获取材料的剪切应变和剪切应力等参数。

第五步：聚合物的流变特性与应用研究聚合物材料的流变特性可以为聚合物加工过程的优化提供指导。

通过调节加工条件和材料组成，可以改变聚合物的流变特性，以满足不同的需求。

聚合物加工流变学的应用非常广泛。

在塑料加工、橡胶制品生产、粘合剂制造等领域中，流变学原理的应用可以改善产品的质量和生产效率。

此外，流变学还可用于药物传递系统、生物医学工程等领域的研究。

高分子加工工艺第四章聚合物流变学基础

4.3 拉伸粘度
如果引起流动的应力是拉伸应力，则：拉伸粘度:

：拉伸应变速率：拉伸应力或真实应力

拉伸应变：
dl l ln l0 l l0
l
拉伸应变速率：
d dt

d [ln l dt
l ] 1 dl
0
l dt
所以：剪切流动与拉伸流动是有区别的。
剪切流动与拉伸流动的区别：
剪切流动是流体中一个平面在另一个平面的滑动；
拉伸流动则是一个平面两个质点间距离的拉长。
拉伸粘度随拉应力方向（单向或双向）而不同。拉伸粘度随拉伸应变速率的变化趋势与假塑性流
体有所不同。拉伸粘度与拉伸应变速率关系的复杂性和多样性。
4.4 温度和压力对粘度的影响
在给定剪切速率下，聚合物的粘度主要取决于实现分子位移和链段协同跃迁的能力以及在跃迁链段的周围是否有可以接纳它跃人的空间(自由体积)两个因素，凡能引起链段跃迁能力和自由体积增加的因素，都能导致聚合物熔体枯度下降。
由图看出，在很低的剪切速率内，剪切应力随剪切速率的增大而快速地直线上升，当剪切速率增大到一定值后，剪切应力随剪切速率增大而上升的速率变小。但当剪切速率增大到很高值的范围时，剪切应力又随剪切速率的增大而直线上升。
可将聚合物流体在宽广剪切速率范围内测得的流动曲线划分为三个流动区：
第一流动区，也称第一牛顿区或低剪切牛顿区。该区的流动行为与牛顿型流体相近；有恒定的粘度，而且粘度值在三个区中为最大。零切粘度或第一牛顿粘度，多以符号η0表示。糊塑料的刮涂与蘸浸操作大多在第一牛顿区所对应的剪切速率范围内进行。
α交联反应进行的程度
③受热时间的影响：流度随受热时间的延长而减小，即热固性聚合物在完全熔融后其熔体的流动性或流动速度均随受热时间延长而降低。

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。

聚合物流变学基础

3. 等温流动和非等温流动
等温流动：流体各处温度均不随时间而变化的流动。非等温流动：流体各处温度均随时间而变化的流动。
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。如：等截面圆形通道内的层状流动
二维流动：流体内质点的速度在两个方向上变化。如：等截面矩形通道内的层状流动
7. 湍流减阻与渗流增阻
高分子量的聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺的稀溶液具有湍流减阻作用。这是由于亲水高分子链在水溶液中有很大的流体动力学体积，从而减小了湍流强度。当聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺的稀溶液流经多孔介质时，渗流可使亲水高分子链经历拉伸流动，产生较大的粘度，从而起到了阻流的作用。
8. 无管虹吸
流体的速度分布
F S
拉伸流动
σ=F/S
剪切流动
S F
τ=F/S
二、非牛顿型流动
1. 牛顿流体
流体粘度不随剪切速率或剪切应力而变化的粘性流体称为牛顿流体。其流变方程为
τ = ηγ&
剪切应力粘度剪切速率
牛顿流体是纯粘性流体，粘度与温度相关。低分子化合物的气体、液体或溶液属于牛顿流体。流动曲线：剪切应力与剪切速率的关系曲线。
v( r )
=

n
n +1

∆p 2KL
1
n
n+1
Rn
1 −

r R
n+1
n

1
qv
=

πn 3n +
1

∆p 2KL
n
3n+1
Rn
第四节聚合物熔体的拉伸粘度

第二章高分子材料成形工艺高分子成形流变学基础

确定剪切速率参数：在成形工艺可选择范围内选
择黏度对不敏感的剪切速率
图2.7 高分子流体的曲线
四、分子结构与参数
1．分子结构
分子间作用力越大，流体的黏度越大分子极性 ➢ 分子极性越大或分子间存在氢键，则分子间
作用力越大，流体的黏度越大
支化
➢ 短支链使分子堆砌密度下降，支链较短时支化聚合物黏度较小
修正，可简化流动分析计算 ➢ 黏性流体和黏弹性流体类型：假塑性流体、胀塑性流
体和宾汉流体 ➢ 时间依赖性流体：触变性流体和震凝性流体
4
3
1
2
0
0
图2.2 典型流体的曲线 1－牛顿流体 2－假塑性流体 3－膨胀性流体 4－宾汉流体 5－复合型流体
图2.3 典型流体的曲线 1－牛顿流体 2－假塑性流体
➢ 体积压缩引起自由体积减少，分子间距缩小，分子间作用力增加，流体黏度增加
压力－温度等效性：恒压下改变温度和恒温下改变压力可以获得等效黏度变化 ➢ 压力－温度等效性可用换算因子T/P来衡量
三、剪切速率
剪切速率敏感性差异：柔性链流体对剪切速率较敏感，刚性链敏感性差
高分子成形选择合适的剪切速率很重要 ➢ 对剪切速率敏感的聚合物可采用增大剪切速率的方法增加流动性 ➢ 对于薄型和复杂结构制品可克服充模不足的问题
第二章高分子材料成形工艺高分子成形流变学基础
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三、剪切流动和拉伸流动
成形流动两种主要类型：剪切流动和拉伸流动 ➢ 剪切流动：流体受到剪切应力作用产生的流动，挤出机、注射机和口模等的流动 ➢ 拉伸流动：纺丝细流离开喷丝孔处时受拉伸和流体在截面积变化流道中的流动等
实际成形过程：常常既受剪切应力作用又受拉伸应力作用，还受流体静压力作用，实际流动往往是二者或多者的组合

高分子工艺：第十章聚合物加工流变学

震凝性液体属于膨胀性流体；膨胀性流体并非都具有震凝性特征。（淀粉浆糊）
10.3 影响聚合物熔体粘度的因素
加工条件*
（温度；压力；剪切速率）
影
响
聚合物结构
因
（分子量；分子量分布；长链支化度）
素
添加剂（无机填料等）
一、对温度的依赖性
1. 粘流活化能（反映聚合物粘度对温度依赖性）
E
Ae RT
ln ln A E / RT E 为粘流活化能，反映了聚合物粘度对温度敏感性。
第十章聚合物加工流变学
10.1 流变学方程
Y
(Area of the layer) (shear force)
剪切应力（shear stress) 应变速率
X
F
A
d / dt
1. 牛顿流动定律
小分子液体流动时，剪切应力与应变速率成正比
为粘度，PaS (帕斯卡秒). 1PaS= 10泊
2. 幂律方程
牛顿型流体 pA pB
非牛顿液体 pA pB
Weissenberg效应的应用：
1. 锥板粘度计 2. Weissenberg挤出机
螺杆挤出机
四、熔体破裂
1.熔体破裂现象
高聚物熔体在挤出过程中，当剪切速率或剪切应力超过某一临界值时，挤出物的外观由光滑而变得粗糙、呈竹节状，甚至碎块状。
剪切速率
P
ห้องสมุดไป่ตู้
1 n1
)n (R n
n 1
r n )
n 1 2KL
v0
( nR )( n 1
RP
)
1 n
2KL
vr
v0
[1
(
r R
)

聚合物流变学基础知识

聚合物流变学基础知识四章聚合物流变学基础1.与低分子物相比，聚合物的黏性流淌有何特点？答：绝大多数低分子物具有牛顿流体的性质，即其粘性仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率无关。

比如水、甘油等。

高分子稀溶液也是。

而大部分聚合物熔体属于非牛顿流体中的假塑性流体，随剪切力增强而变稀。

与低分子物相比，聚合物的粘性流淌（流变行为，主要是指聚合物熔体，而不包括聚合物溶液）具有如下特征：（1）聚合物熔体流淌时，外力作用发生粘性流淌，同时表现出可逆的弹性形变。

（2）聚合物的流淌并不是高分子链之间的容易滑移，而是运动单元依次跃迁的结果。

（3）它的流变行为剧烈地依靠于聚合物本身的结构、分子量及其分布、温度、压力、时光、作用力的性质和大小等外界条件的影响。

（4）绝大数高分子成型加工都是粘流态下加工的，如挤出，注射，吹塑等。

（5）弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性。

2.什么是牛顿型流体和非牛顿型流体？使用流变方程和流淌曲线说明非牛顿型流体的类型。

答：牛顿粘性定律：某些液体流淌时切应力τ与切变率D之比为液体的粘度。

遵循牛顿粘性定律的液体称为牛顿流体,凡是流体运动时其切变率D与切应力τ不成线性关系的流体称为非牛顿流体。

η=K(d/dy)n= Kγn-1式中，K为稠度系数，N?S”／m ；为流体特性指数，无因次，表示与牛顿流体偏离的程度。

由方程式可见：①当n=1时，η=K，即K 具有粘度的因次．此时流体为牛顿流体；①当ηl时，为膨胀塑性或剪切增稠流体；①当剪切应力高于流淌前的剪切屈服应力的流体叫宾哈流体3.何为表观黏度？试述大部分聚合物熔体为假塑性流体的理由。

答：表观黏度为非牛顿流体剪切应力，即剪切速率曲线上的任一点所对应的剪切应力除以剪切速率。

由于大部分的聚合物是热塑性塑料而热塑性塑料的剪切速率在10-104S-1。

流淌曲线是非线性的，剪切速率的增强比剪切应力增强的快，并且不存在屈服应力，流体特征是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低。

《聚合物加工流变学基础》课程教学大纲

《聚合物加工流变学基础》课程教学大纲FoundationofPoIymerRheo1ogy一、课程基本信息学分：2.0学时：32考核方式：各教学环节占总分的比例：作业及平时测验：30%,期末考试：70%中文简介：聚合物加工流变学基础是高分子材料与工程专业成型加工方向的一门专业基础课程。

该课程介绍了聚合物流变学的基本概念、聚合物溶液和熔体的基本流变特性及主要影响、以及聚合物流变性能的测试等。

高分子材料的加工成型几乎都是在流动状态下进行的。

通过该课程的学习，学生应掌握聚合物的流变性质，为改进聚合物加工工艺条件、制品性能以及加工机械的设计提供理论上的指导。

二、教学目的与要求1.使学生对高分子材料加工过程的基本原理，主要包括高分子材料在成型加工过程中的基本流变学原理和传热学原理有比较全面的认识。

结合高分子物理学、材料加工工艺学、加工机械及模具设计，理解高分子材料的流变性质与材料的结构、性能、制品配方、加工工艺条件、加工机械及模具的设计和应用之间的关系。

2.掌握高分子材料的基本流变学性质；了解研究高分子材料流变性质的基本数学、力学方法;掌握测量、研究高分子材料流变性质的基本实验方法和手段。

为进一步学习《聚合反应工程》、、《高分子材料成型加工工艺学》、《高分子材料成型加工机械》、《模具设计》等课程打下基础。

3.讨论典型高分子材料成型加工过程的流变学原理，讨论多相聚合物体系（复合材料）的流变性质，为分析和改进生产工艺、指导配方设计、开发和应用高分子材料提供一定的理论基础。

三、教学方法和手段授课方式为课堂讲授为主，辅以实验教学，且与学生自学相结合，通过习题使学生加深对教学内容的理解，通过思考题鼓励学生思考问题和参阅文献。

教学方法上，通过讲授高分子流变的特点和原理，同时将课程学习与高分子的热点研究相结合。

课程教学中引入多媒体教学，采用新颖、多样的教学方式，引导学生，激发学生的学习兴趣与求知的欲望。

五、推荐教材和教学参考资源推荐教材：1.史铁钧，吴德峰.高分子流变学基础.北京：化学工业出版社，2009.06教学参考资源：2.吴其晔.《高分子材料流变学》（第一版）.北京：高等教育出版社，2002.103.顾国芳，浦鸿汀.《聚合物流变学基础》（第一版）.上海：同济大学出版社，2000.014.王玉忠,郑长义.《高聚物流变学导论》（第一版）.成都：四川大学出版社，1993.07O5.周彦豪.《聚合物加工流变学基础》（第一版）.西安：西安交通大学出版社，1988.03o六、其他说明该教学大纲依据教育部工科学校教学基本要求，借鉴国内同类专业办学经验,并结合我校的特色，在本专业教师的共同商讨下编写而成。

高分子材料加工及流变学

高分子材料基础及加工流变学第一章材料科学概述材料(Materials)具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质称为材料。

材料化过程(Material Process)由化学物质或原料转变成适于一定用场的材料，这一转变过程称为材料化过程（材料工艺过程）.材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。

大多数的物质需通过一定的工艺过程才能转化为材料.材料可由一种物质或若干种物质构成.同一种物质,由于制备或加工方法不同,可成为用途不同—不同类型的材料.材料、能源、信息是当代社会文明和国民经济的三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展的物质基础和技术先导。

材料是全球新技术革命的四大标志之一:新材料技术、新能源技术、信息技术、生物技术未来新一代材料主要表现在：a. 既是结构材料又具有多种功能的材料；b. 具有感知、自我调节和反馈等能力的智能型材料c. 制作和废弃过程中尽可能减少污染的绿色材料；d. 充分利用自然资源，能循环作用的可再生材料；e. 少维修或不维修的长寿命材料。

第二章高分子材料的制备反应结构单元有时也称为单体单元 (Monomer unit)、重复单元 (Repeating unit)、链节 (Chain element)n 表示重复单元数，也称为链节数，在此等于聚合度,聚合度（Degree of polymerization）是衡量高分子大小的一个指标均聚物（Homopolymer）：只含有一种重复单元的聚合物。

共聚物（Copolymer）：含有两种以上重复单元的聚合物。

高分子化合物的基本特征:1.高分子的溶液性质——难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段2.溶液粘度比同浓度的小分子高得多3.分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化4.高分子固态具有多种力学性质高分子材料的组成和成型加工:1.在成型加工过程中，物料的形态、结构都会发生显著变化，从而改变材料的性能。

2.当选择某种高分子材料时，不仅要考虑其潜在的优越性能，还必须考虑其成型加工工艺的可能性和难易。

聚合物加工流变学

ax
vx 2 x(a，b，c，t ) x ''(a，b，c，t ) 2 t t 2 v y y (a，b，c，t ) ay x ''(a，b，c，t ) 2 t t 2 vz z (a，b，c，t ) az z ''(a，b，c，t ) 2 t t
1.1.1 流体的连续介质模型
由物理学可知，流体都由大量不断运动着的分子组成，而分子间总都存在间隙。因此从微观角度来看，流体内部相对分子质量分布并不连续，流体的物理量在空间分布也是不连续的。同时，由于分子的随机运动，又导致任一空间点上流体物理量对于时间的不连续性。这样从微观角度看，流体物理量分布在空间和时间上都是不连续的。但是流变学所研究的流体的变形和流动并不是个别分子的微观运动情况，而是研究大量分子组成的流体，在外力作用下而引起的宏观运动规律。流体的宏观物理量或称物理参数（如密度、速度、压力、温度等）都是大量分子运动行为的平均表现，也就是说，流体流变学所讨论的问题中，其特征尺寸远大于分子运动尺寸（分子平均自由程）。这样，就可用宏观的理想化的流体模型来代替微观的真实的分子结构，这一简化的物理模型就是“连续介质模型” 。所谓“连续介质模型”就是不考虑微观分子结构，把流体视为由无数多个充满所在空间、相互间无任何间隙的质点所组成，相邻质点宏观物理量的变化是连续的。具体来说，对于流体的连续介质模型，应包含两个内容: 其一，流体是由排列的流体质点所组成，即空间每一点都被确定的流体质点所占据，其中并无间隙。于是流体的任一物理参数 B 可以表达成空间坐标（x， y， z）及时间 t 的连续函数 B B x，y，z，t ；其二，在充满连续介质的空间中，物理参数 B 不单是 x、 y、 z 的连续函数，而且是连续可微函数。严格来说，这一模型是一种假定，但这是被实践证明了的正确的假定。综上所述，连续介质概念是建立在流体质点概念的基础上的。所谓流体的质点，应该作如下的理解：在宏观上，质点的尺度与流体所处空间的尺度相比要充分小，小到以至于在数学上可以当成一个 “几何点”——只有位置无体积大小来处理，这是由于占据有限空间的液体中具有无限多个质点，而且每个质点的宏观物理量都具有唯一的确定数值；在微观上，质点的尺度和分子尺度相比又要足够大，

高分子材料成型加工-流变学精简汇总

第二章（第七章）（流变学）1.静态黏弹性：是指聚合物在静态载荷的作用下表现出的黏弹性行为，典型表现是蠕变和应力松弛2.蠕变：在一定温度和较小恒定载荷作用下，材料形变随时间增加而逐渐增大的现象3.应力松弛：在一定温度和应变保持不变作用下，聚合物内部应力随时间逐渐衰减的过程4.氧指数：（1）越小，越易燃（2）氧指数在22以下：易燃材料（3）22-27：难燃材料（4）27以上：高难燃材料，有自熄性5．黏弹体：聚合物液体流动时，以黏性形变为主，兼有弹性形变6.①层流：熔体流动方向相同，速度方向平行，Re（雷诺准数）一般<1②湍流：熔体流动方向不相同（因内部有分子缠结，熔体有弹性且剪切力过大导致）③稳定流动：流体状况保持稳定，不随时间变化④不稳定流动：熔体流动速率、温度、压力等均随时间变化;（e.g.充模流动）⑤拉伸流动：质点速度的变化与流体流动方向一致的流动⑥剪切流动：质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化的流动。

⑦等温流动：流体各处的温度保持不变情况下的流动⑧非等温流动：流体各处温度呈非等温状态⑨拖曳流动（属于剪切流动）：对流体不施加压力梯度，靠边界运动产生流动场，由于黏性作用是运动的边界拖着流体跟它一起运动。

——电缆包覆由外界压力产生速度场引起流动——注射成型时内腔流体压力流动7．牛顿黏度是液体本神的固有属性，依赖于液体分子结构和温度，与剪切应力和剪切黏度无关8.非牛顿流体：流动行为不符合牛顿流体定律，即黏度随剪切应力和剪切速率变化而变化9．牛顿指数（n）：①n＜1时，假塑性流体②n＞1时，膨胀性流体③n＝1时，牛顿流体10.韦森堡值Nw:Nw < 1时，高分子熔体为黏性流动，弹性变形很小;Nw = 1~7时，高分子熔体为稳态粘弹性流体；时，高分子熔体为不稳定流动或弹性湍流。

11.宾哈姆流体：①当剪切应力高于某屈服应力时（τ＞τy）才开始流动②直线不通过坐标原点③流体表现出与牛顿流体相似的流变行为④宾哈流体具有某种凝胶结构12.假塑性流体：①黏度随剪切应力或剪切速率的提高而降低②剪切变稀，不属于熔体弹性表现③假塑性流体的流动行为原因：1）高分子在流动过程中分子沿流动方向的取向，规则排列，降低了粘度2）大分子彼此之间的缠结，当缠结的大分子承受应力时，其缠结点就会被解开，降低了粘度。

高分子材料加工工艺聚合物流变学基础