高分子材料加工流变学
高分子材料流变学5-典型加工成型过程的流变分析
v x v y 0 x y
（7-1）
对于牛顿型流体，只有粘性而无弹性，因此应力张量中法 向应力分量等于零（ xx yy zz 0 ），切向应力分量中 由于z方向为中性方向 ，故只有 yx xy 0 。忽略重力和 惯性力，运动方程记为 ：
x方向 y方向 p yx 0 x y p xy 0 y x
1.4.3 辊筒间物料的速度分布 将压力梯度公式（7-15）代入速度公式（7-7），并用变量 x' 代换x，y' 代换y。y ' 定义为：
y y y 1 h H 0 (1 x 2 )
（7-23）
得到无量纲速度分布公式：
v x 2 32 (1 y 2 ) x 2 (1 3 y 2 ) v 2(1 x 2 )
h H0 (R R2 x2 )
（7-10）
在 R>>x的流道内，展开(R2- x2)1/2有：
(R x )
2 2
1 2
R (1
x2 R
) 2
1
2
1 x2 R (1 ) 2 2R
（7-11） （7-12）
所以
x2 x2 h H0 H 0 (1 ) 2R 2 RH 0
p 欲求压力梯度x
，需先求出体积流量Q。 （7-8）
h 2 p Q 2 v x dy 2h(v ) 0 30 x
h
∴
p 30 Q 2 (v ) x h 2h
（7-9）
p 可见压力梯度 x 仅为
x 的函数 [ 隐含在h(x) 中]，但函数关 系不够明确。从几何关系得知（参看图7-2）：
（7-24）
高分子材料加工工艺聚合物流变学基础
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。
高分子材料流变学教学
高分子材料流变学教学引言高分子材料流变学是研究高分子材料在外力作用下的变形和流动行为的学科，对于合理设计高分子材料的工艺参数、提高高分子材料的加工性能具有重要意义。
本文将介绍高分子材料流变学教学的内容、教学方法和案例分析，以帮助学生深入了解该学科的基本概念和实际应用。
教学内容高分子材料流变学教学主要包括以下内容：1.高分子材料的力学性能：介绍高分子材料的弹性、塑性和黏弹性等力学性能，以及与这些性能相关的工艺因素和材料结构的关系。
2.流变学基本概念：介绍高分子材料流变学的基本概念，包括应力、应变、应变速率、粘度、屈服应变等，以及流变学中常用的测试方法和仪器。
3.流变学模型与实验数据处理：介绍高分子材料流变学的常用模型，如弹性模型、粘弹性模型和塑性流变模型，并探讨如何利用实验数据对模型进行参数拟合和分析。
4.高分子材料加工和应用：介绍高分子材料在不同加工条件下的流变行为，如挤出、注塑和拉伸等，以及高分子材料的应用领域，如塑料制品、橡胶制品和复合材料等。
教学方法高分子材料流变学教学可以采用以下方法：1.理论讲解：通过教师的讲解，介绍高分子材料流变学的基本概念和理论知识，帮助学生建立起对该学科的整体认识和框架。
2.实验操作：通过实验操作，让学生亲自进行流变学测试，并学习如何操作流变仪器和处理实验数据，加深对流变学知识的理解和应用。
3.讨论和案例分析：通过讨论和案例分析，引导学生分析和解决实际问题，培养学生的独立思考和问题解决能力。
4.专业实习：安排学生到工业企业或科研机构进行实习，让学生实践所学的流变学知识，并了解高分子材料流变学在实际工作中的应用。
案例分析下面以挤出加工为例进行案例分析：挤出是一种常用的高分子材料加工方法，通过挤出机将高分子材料加热融化后，通过模具挤出成型。
在挤出过程中，高分子材料会受到剪切力和压力的作用，因此流变学的知识对于优化挤出工艺和提高产品质量具有重要影响。
在案例中，学生需要分析挤出过程中高分子材料的流变行为，并根据实验数据对材料流变模型进行拟合和参数分析。
高分子材料加工原理--聚合物流体的流变性 ppt课件
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
高分子材料流变学
【名词解释】1.假塑性流体：黏度随剪切速率的增加而降低的流体，粘度与剪切应力之间的关系服从幂律定律，其中，非牛顿指数n<12.膨胀性流体:黏度随剪切速率的增加而升高的流体，粘度与剪切应力之间的关系服从幂律定律，其中非牛顿指数n>13.宾汉流体:指当所受的剪切应力超过临界剪切应力后，才能变形的流动的流体，亦称塑性流体，其中剪切应力与剪切速率服从τ=τy+ηpγ4.牛顿流体:剪切应力与剪切速率之间呈线性关系，表达式为τ=μγ的流体5.剪切变稀：粘度随剪切速率升高而降低6.爬杆效应：当金属杆在盛有高分子流体的容器中旋转，熔体沿杆上爬的现象7.挤出胀大：聚合物熔体挤出圆形截面的毛细管时，挤出物的直径大于毛细管模直径8.熔体破裂：聚合物熔体在毛细管中流动时，当剪切速率较高时，聚合物表面出现不规则的现象，如竹节状，鲨鱼皮状9.无管虹吸：当插入聚合物溶液中的玻璃管，提离液面之上时，聚合物溶液继续沿玻璃管流出的现象10.第一法向应力差：高聚物熔体流动时，由于弹性行为，受剪切的作用时，产生法向应力差，其中满足关系式N1=τ11−τ22=φ1∗γ 212(N1通常为正值)11.第二法向应力差：同上，关系式为N2=τ22−τ33=φ2∗γ 212 (N2通常为负值)12.本构方程：是一类联系应力张量和应变张量或应变速率张量之间的关系方程，而联系的系数通常是材料的常数。
13.剪切应力：单位面积上的剪切力，τ=FA14.剪切速率：流体以一定速度沿剪切力方向移动。
在黏性阻力和固定壁面阻力的作用力，使相邻液层之间出现速度差,γ=d vdy 也可理解成一定间距的液层，在一定时间内的相对移动距离。
15．高分子流变学：研究高分子液体，主要是指高分子熔体干分子溶液在流动状态下的非线性粘弹性行为。
以及这种行为与材料结构及其他物理化学的关系。
16．出膨胀现象：高分子熔体被迫基础口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸截面积形象黄也发生变化的现象【简答题】1.常用的聚合物流变仪有：毛细管型流变仪、转子型流变仪、组合式转矩流变仪、振荡型流变仪、落球式黏度计、其他类型流变仪（拉伸流变仪、缝模流变仪和弯管流变仪等）2.流变测量的目的：（1）物料的流变学表征。
高分子材料流变学
高分子材料流变学高分子材料是一类大分子化合物，在工业、生活中广泛应用，如聚乙烯、聚氨酯、聚酰胺等。
高分子材料在流变学中具有独特的物理性质。
流变学是研究物质内部变形的学科，它揭示了物质在受力作用下的变形规律，包括粘弹性、塑性、弹性等性质。
高分子材料的流变学研究对于了解其本质、设计新材料以及控制加工过程具有重要意义。
高分子材料的流变学行为主要有以下几个特点：1. 高分子材料具有非牛顿性质。
牛顿性质是指流体的应力与应变率成比例。
高分子材料在流变学中的非牛顿性表现为其应力-应变率曲线不是一条直线，而是弯曲的曲线，即呈现出剪切黏度的变化。
2. 高分子材料具有黏弹性。
在受力加速度作用下，高分子材料既具有黏度，同时又具有弹性。
这种黏弹性特征表现为高分子材料在受力后能够保持一定时间的形状，而不会立即回复到原始形状。
3. 高分子材料具有稀溶液的行为。
高分子材料最为常见的形态是稀溶液。
由于高分子材料的分子量较大，其在溶液中的浓度很低。
此时，高分子材料能够表现出溶液的流变学性质。
4. 高分子材料的流变行为受温度、负荷历史和加速度作用等因素的影响较大。
当温度增大时，高分子材料的流变性质将发生变化。
不同的负荷历史将导致高分子材料的流变性质发生变化，这对高分子材料加工、使用过程中的性能具有显著影响。
在受到不同加速度作用的情况下，高分子材料的流变性质也将发生变化。
5. 高分子材料的流变学行为与形状和尺寸等参数有关。
高分子材料在流变学中的行为与其形状和尺寸等参数密切相关。
例如，高分子材料在不同形状或尺寸下的加工性能和使用性能存在差异。
因此，高分子材料的流变学研究对于设计新材料、控制加工过程和改善使用性能具有重要意义。
目前，流变学技术在高分子材料的研究、开发和应用中得到了广泛的应用。
例如，在高分子材料的合成、加工、改性等方面，流变学技术能够提供有用的表征和信息。
在高分子材料的应用领域，流变学技术能够帮助改进产品性能和生产效率。
高分子材料流变学5-典型加工成型过程的流变分析
（7-15）
式中引入一个参量λ，定义为：
2
Q 1 2vH 0
（7-16）
λ是非常重要的参数。λ的意义为，当无量纲坐标 x 时， p 0 ，即为两辊筒间物料内的压力取极值的位臵。 x
后面的分析将表明，在 x 处，辊筒间物料内的压力取极 大值；在 x 处，压力取极小值。极小值的位臵就是胶料 脱辊处（脱辊时，物料内的压力为常压 p 0 0 ）。由此可见， λ值就是胶料脱辊处的无量纲坐标值，是一个可以测量的参 数，它与胶料性质及工艺操作条件有关。
p 区域（进料区）：x 0 ，形成反压力流。各
( x* ) 2 22 2 0
(7-26)
x x * 区域，流速分布呈现更复杂情形。各层物料有的 在
向前流，有的向后流，正负流速并存，从而形成物料的旋 转运动（涡流）。这种旋转运动对橡胶混炼工艺是有益的， 混炼时在此处加入配合剂，有助于物料均匀分散。 显然驻点的位臵与具体操作条件及物料性质（λ值）有关， 可根据需要加以调节。比如在压延工艺中不希望有物料大 涡流（旋转运动）存在。为便于吃料和进行补充混炼，一般 在喂料辊入口处，希望有少量堆料；而为使贴胶平整，在 工作辊入口处应排除涡流。
积分（7-15）式求得辊筒间的压力分布公式：
p( x, )
0 v 18R
H0
x 2 2 (1 x 2 ) 3 dx H0
（7-17）
0 v
H0
9R [G ( x, ) C ] 32 H 0
式中
x2 1 52 32 x2 G ( x, ) [ ] x (1 32 )arctgx (1 x2 ) 2
一方面通过掌握成型加工过程中物料内部力场和
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
高分子材料加工原理(第四章)
从动态实验不仅能表征粘弹流体的频率依赖性 粘度，而且能表征其弹性。测定值是复数粘度。
* () i ()
( )
G ( )
G ( ) ( )
——非牛顿流体粘性的表征 ——弹性的表征
第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性
第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性
（3）可预示某些聚合物流体的可纺性
d lg a d 1 / 2
2 10
结构黏度指数▣可用来表 征聚合物浓溶液结构化的 程度。▣越大，表明聚合 物流体的结构化程度越大。
第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性
第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性
②切力增稠的原因： 增加到某数值时，流体中有新的结构的形成。 大多数胀流型流体为多分散体系，固体含量较多，且浸润 性不好。静止时，流体中的固体粒子堆砌得很紧密，粒子 间空隙小并充满了液体，这种液体有一定的润滑作用。 较低时，固体粒子就在剪切力的作用下发生了相对滑 当 动，并且能够在原有堆砌密度大致保持不变的情况下，使 得整个悬浮体系沿力的方向发生移动，这时候表现为牛顿 流动； 增加到一定值时，粒子间碰撞机会增多，阻力增大； 当 同时空隙增大，悬浮体系总体积增加，液体已不能再充满 空隙，粒子间移动时的润滑作用减小，阻力增大，所以 a 增大。
点；
3、掌握聚合物流体切力变稀的原因；
本节作业
1、P118-1（1、2、3、5、9）、2、4、7
第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性
【教学内容导读】 流体的粘性和牛顿粘性定律 非牛顿流体的流动行为及粘性表征
影响聚合物流体剪切粘性的因素
【课时安排】4课时
高分子材料加工流变学
黏流活化能
黏流活化能影响因素 ✓ 分子链的柔顺性 ✓ 分子链的极性 ✓ 取代基的大小 ✓ 相对分子量分布 ✓ 剪切速率、剪切应力 ✓ 温度 ✓ 补强剂
黏流活化能
✓ 粘流活化能的测定 ✓ 一些高分子化合物黏流活化能举例
高分子化合 物
NR IR CR SBR NBR
Eη， kJ/mol
1.05 1.05 5.63 13.0 23.0
通过加热使玻璃态的高聚物变为黏流态。 2.流动成型
通过高压使熔体流动并通过模具成型 3.冷却固化
通过冷却使熔体固化成玻璃态并定型
第三节 高分子熔体的黏性流动与弹性
高分子材料加工过程的特点 1.使用高分子材料的黏流态进行流动变形加工 2.加工温度低 3.加工容易 以上特点决定高分子材料的应用非常广泛
牛顿流体
关于黏度的讨论 1）物理意义：促使流体产生单位速度梯度的剪
切力 2）黏度的影响因素 ➢ 流体本身的性质：如流体的结构、组成等 ➢ 温度：温度上升导致黏度下降 ➢ 压顿液体的流动
根据流体的流变方程式或流变曲线图，可将非牛顿型流体分类
例：吹塑薄膜的生产；双向拉伸薄膜的生产
一、拉伸流动与拉伸黏度
拉伸流动的数学描述 1.牛顿流体
λ=σ/ε σ=λ ε λ：拉伸黏度 σ：拉伸应力 ε：拉伸应变
一、拉伸流动与拉伸黏度
拉伸流动的数学描述 2.非牛顿流体 ✓ 低拉伸速率时，高分子材料熔体的拉伸流动行
为符合牛顿流体的拉伸流动公式 ✓ 高拉伸速率时，高分子材料熔体的拉伸流动行
涨塑性流体的数学描述-指数定律
（2）涨塑性（膨胀性）流体
涨塑性流体流变行为的解释
（2）涨塑性（膨胀性）流体
涨塑性流体流变行为的解释
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。
高分子流变学复习
泊松比（Poisson ratio）由材料性质决定的 ，表示侧边变形的大小。
在拉伸实验中，定义：侧边的分数减量，也与应力成正比，在流变学中使用泊松比
在各向同性压缩实验中，材料的应变应为其体积的变化分数△V/V。所加应力用压力 P来表示，则：
P＝－K△V/V0
K为弹性常数，称为体积模量（Bulk modulus）
对非线性弹性是一个突破，它使我们不需作任何关于应力应变关系的假定而能得到非线性弹性的应力应变关系。当然这一理论比线弹性理论复杂得多。
只有部分交联的聚合物在高于Tg时才会发生较大的弹性形变（可恢复的变形）。当然交联不一定是指化学上的交联（如橡胶的硫化），也包括大分子间由于其他原因而紧密地结合在一起的情况，如嵌段共聚物在温度介于共聚物组成中两个聚合物的Tg之间时 。
对于理想高弹体来说，其弹性是熵弹性，形变时回缩力仅仅由体系内部熵的变化引起，因此有可能用统计方法计算体系熵的变化，进而推导出宏观的应力应变关系 。
02
橡胶弹性的分子理论成功地解释了许多实验现象。但由于在推导过程中作了许多假设，有些实验结果与理论结果并不一致。
03
橡胶弹性的统计理论
下图表示部分交联的高聚物，图中A，B，C，D…等为交联点，而在交联点之间的链段BC，CH等，我们称之为网链（Network-chain）。 在一般的硫化橡胶中，网链大约由50到100个重复链节组成，天然橡胶的分子大约由1000～2000个链节组成，因此一个分子中的网链数大约为10—40个，通常我们用单位体积聚合物中网链的数目来表示交联的程度，用Ni表示；此外也可以用网链的数均分子量Mc表示交联程度。
橡胶是轻度交联的聚合物，其流变行为可以用非线性弹性（也称为橡胶弹性）这一数学模式来描述。
高分子流变学在工业中有何应用
高分子流变学在工业中有何应用高分子材料在我们的日常生活和工业生产中无处不在，从塑料制品到橡胶轮胎，从涂料胶粘剂到纤维织物，从生物医药到电子器件，其性能和应用范围与高分子的流变性质密切相关。
高分子流变学作为一门研究高分子材料流动和变形规律的学科，对于优化高分子材料的加工工艺、提高产品质量、开发新型材料等方面具有重要的意义。
一、高分子材料的加工成型在塑料加工行业中，注塑成型是一种常见的加工方法。
通过高分子流变学的研究，可以了解塑料熔体在注塑机料筒、喷嘴和模具型腔中的流动行为，从而优化注塑工艺参数，如注射速度、注射压力、模具温度等，以减少制品的缺陷，如短射、飞边、气泡等。
例如，对于高粘度的塑料熔体，需要采用较高的注射压力和注射速度，以确保熔体能够充满模具型腔；而对于低粘度的塑料熔体，则需要适当降低注射速度，以避免熔体在型腔中产生喷射和湍流现象。
挤出成型是另一种广泛应用的塑料加工方法，如制造管材、板材、薄膜等。
高分子流变学可以帮助我们设计合适的挤出机头和模具，确定最佳的挤出速度和挤出温度，以获得尺寸均匀、表面光滑的制品。
此外，还可以通过流变学研究来优化挤出机的螺杆结构和参数，提高塑料熔体的塑化效果和挤出产量。
在橡胶加工中，硫化过程中的流变行为对于橡胶制品的性能有着重要影响。
通过研究橡胶在硫化过程中的粘度变化和交联反应动力学，可以控制硫化时间和温度，以获得具有良好力学性能和使用寿命的橡胶制品。
例如，在轮胎生产中，需要根据橡胶的流变特性来优化轮胎的成型工艺和硫化工艺，以提高轮胎的耐磨性、抗疲劳性和安全性。
二、涂料和胶粘剂的性能优化涂料和胶粘剂在工业和日常生活中有着广泛的应用。
高分子流变学可以帮助我们了解涂料和胶粘剂在施工过程中的流变行为，从而优化其配方和施工工艺。
对于涂料来说，其流变性能直接影响到涂装效果和涂层质量。
例如，在刷涂和滚涂过程中，涂料需要具有适当的粘度和触变性，以保证涂料能够均匀地附着在基材表面，并且不会出现流挂和滴落现象。
高分子材料流变学(第1部分)
高分子材料加工流变学讲义专业：机械自动化李勇2013/01/31第一章高分子材料加工流变学简介第一节前言讲解重点：流变学的定义、研究范围、应用领域；学习高分子材料加工流变学的意义。
课时分配及教学形式：2学时，课堂教学一、流变学概念1、流变学定义: 流变学是一门研究材料流动及变形规律的科学。
2、高分子材料流变学：是研究高分子液体，主要指高分子熔体、溶液在流动状态下的非线形粘弹行为以及这种行为与材料结构及其他物理、化学性能的关系。
高分子材料流变学又分为：高分子材料结构流变学：又称微观流变学或分子流变学。
研究分子链结构、聚集态结构与其流动变形行为的关系高分子材料加工流变学：宏观流变学或微象流变学：主要研究与高分子材料加工工程有关的理论和技术问题。
很久以来，流动与变形是属于两个范畴的概念：流动是液体材料的属性，液体流动时，表现出粘性行为，产生永久变形。
变形不可恢复并耗散部分能量。
液体①遵从牛顿流动定律：材料所受的剪切应力与剪切速率成正比，σ=ηγ②流动过程中总是一个时间过程。
固体①固体变形时遵从胡克定律：材料所受应力与变形量成正比，σ=Eε应力、应变之间的响应为瞬时响应，与时间无关。
变形是固体（晶体）材料的属性。
固体变形时，表现出弹性行为，其产生的弹性变形在外力撤消时能够恢复，且产生变形时贮存能量，变形恢复时还原能量，材料具有弹γε流动→液体→粘性→耗散能量→产生永久形变→无记忆效应→牛顿定律→时间过程变形→固体→弹性→贮存能量→变形可以恢复→有记忆效应→胡克定律→瞬时响应牛顿流体和胡克弹性体是两类性质被简化的抽象物体，实际材料往往表现出远为复杂的力学性质。
如沥青、黏土、橡胶、石油、蛋清、血桨、食品、化工原材料、泥石流、地壳。
高分子材料既能流动，又能变形；既有粘性，又有弹性；变形中发生粘性损耗，流动时又有弹性记忆效应，属于粘、弹性结合，流、变性并存。
对于这类材料，仅用牛顿流动定律或胡克弹性定律已无法全面描述其复杂力学响应规律，必须发展一门新学科——流变学对其进行研究。
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。
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。
高分子材料加工流变学
1. 流变学属于什么领域及由什么内容形成？领域:介于力学, 化学和工程科学之间的边缘科学.形成内容:构成.塑性.弹性.粘流.变形2. 伽利略：提出“内聚粘性” ；胡克：研究弹性固体，提出了应力——应变的关系；牛顿：研究粘性液体，提出了流体应力——切变速率的关系；宾汉：发现了“宾汉流体” ，命名了“流变学”；门尼：发明了门尼粘度计，改善了橡胶质量控制手段；泊肃叶：提出了泊肃叶方程，表示了粘性流体沿水平放置的圆形管道做层流时的流量，可用来计算粘性损耗，测量流体的粘度。
4. 流变学的研究内容：借助高分子物理和加工理论解释材料在应力作用下各种力学行为与各因素之间的关系，解决高分子材料应用工程的问题。
5. 影响聚合物加工性能的流变性质？断裂特性；粘度（流动性的量度）；弹性记忆效应（挤出膨胀）。
6. 学习聚合物加工流变学的意义。
a.对进一步合成加工性能优良的高聚物有指导意义；b对合理选择加工工艺和配方设计有重要意义；c.对合理设计加工机械，正确使用机械，创新加工机械十分重要。
1. 聚合物加工过程的应力有哪三种类型？在其作用下各产生什么流动？答：A剪切应力（T ）:产生剪切流动，如挤出机口模注塑机流道炼塑（胶）机辊间。
B 拉伸应力（d ）:产生拉伸流动，如薄膜电线包覆。
流体表压力（P）:产生压力流（泊肃叶流动）如两平面间缝隙、圆管中的泊肃叶流动。
2. 聚合物流动的主要特点？答A 流动机理的分段流动；低分子:整个分子移动（跃动）T实现流动；动T实现流动。
B粘度大，流动困难，不是一个常数。
C 流动时有构象变化，性记忆效应” ，加工过程中聚合物流动性质主要表现为粘度变化，粘度（及变化）是聚合物加工过程中重要的参数。
4.为何聚合物流动时会产生弹性记忆效应？答:聚合物卷曲的分子链在外力作用下，产生流变，并产生分子链相对位移以及高弹形变（链舒展、构象变化）。
由于聚合物在流变过程中，不仅有真实的流动（塑性形变），还伴随非真实流动（高弹形变），外力除去T回缩T“弹性记忆”（如挤出后会有膨胀收缩现象）。