高分子流变学的新实验技术及研究进展

合集下载

高分子材料加工流变学

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(τ)：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(σ)：产生拉伸流动，如薄膜电线包覆。

C 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）→实现流动；高分子：分段移动→实现流动。

B粘度大，流动困难，且粘度不是一个常数。

C流动时有构象变化，产生“弹性记忆效应”，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→回缩→“弹性记忆”（如挤出后会有膨胀收缩现象）。

流变学基础及应用

影响流动性a的因素
外在条件（T,P,σ,γ）高分子结构(M,分布，支化)
流变学基础
二．拉伸粘度（t）: 定义与剪切过程中的粘度相似。只是其速度梯度在形变的方向与剪切粘度不同。速度梯度方向平行于流动方向,例如:吹塑成型中离开模口后的流动,纺丝中离开喷丝口后的牵伸.
log
A t B
A：t 随 ↑ 而↑, 支化聚合物。如支化PE B：t 与无关: 聚合度低的线性高物:POM、PA-66 C ： t 随 ↑ 而 ↓ ,
流变学基础
影响流动性a的主要因素
剪切应力和剪切速率：和 ŕ升高，粘度下降
log
( ) K , n 非牛顿指数.
n 1, , , 假塑性流体

n
刚性链:两者↑,下降不明显柔性链:两者↑,下降明显.
logŕ
柔性链容易通过链段运动取向或者链的解缠结, 使拟网状结构密度下降,流动单元减小,流动阻力下降明显.对刚性链链段长,而在粘度大的熔体中要使整个分子取向困难,内摩擦阻力大,流动过程中取向作用小,随着剪切速率增加, 粘度变化小.
添加剂：
炭黑： ①增粘效应。②减弱非牛顿流动体系流动性，提高n值。（用量，粒径，结构，表面性质）补强系数 RF=η/η0 碳酸钙：①增容作用，降低成本。增多体系内部微空隙，应力集中增强。增大了粘度，加工性能下降。增塑剂：①降低熔体粘度，降低熔点，改善流动性。应用于粘度大，熔点高难加工的高填充高分子体系，增大大分子链之间的间距，减少分子链间作用，降低物理缠结点密度。
链的柔顺性: 好,则回复快温度: 越高,则回复越快
流变学基础
分子量超过MC后,链间可能因为缠结或者范德华力作用形成链间物理交联点,并在分子热运动的作用下,处在不断解体与重建的动态平衡中结果使整个熔体具有瞬变的交联空间网状结构.称为拟网状结构.

高分子流变学（PDF）

施加的负载 F ，可以简单地计算出ΔP 的大小：
ΔP = F
1 4
πd
p
2
式中，dp 为活塞直径（料筒内径）。
郝文涛，合肥工业大学化工学院
35
那么毛细管管壁处的剪切应力就等于
τw
=
ΔP ⋅ R 2L
=
4F ⋅ R
2πd p 2 L
=
π
D ⋅dp2L
⋅F
式中，D 为毛细管直径，而 R 为毛细管半径。
郝文涛，合肥工业大学化工学院
2
第三章流变学测量
本章主要讨论几种重要并且常见的流变仪的工作原理及简单使用方法。强调其实用性，加入了有关双转子转矩流变仪及门尼粘度计方面的内容。与前面所讲过的粘度测量不同，这里所要测定的参数多，计算过程复杂。
郝文涛，合肥工业大学化工学院
3
目录
第一节引言第二节毛细管流变仪第三节双转子转矩流变仪第四节旋转流变仪
郝文涛，合肥工业大学化工学院
4
第一节引言
1. 流变测量的目的
① 物料的流变学表征; ② 工程的流变学研究和设计; ③ 检验和指导流变本构方程理论的发展。
郝文涛，合肥工业大学化工学院
5
1）物料的流变学表征
最基本的流变测量任务。通过测量掌握物料的流变性质与体系的组
分、结构及测试条件的关系，为材料设计、配方设计、工艺设计提供基础数据，控制、达到期望的加工流动性和主要物理力学性能。
41
lgτ
T1
lgη
T2
T3
lg γ&
T1 T2 T3
lg γ&
图4-3 毛细管流变实验曲线示意，T1 < T2 < T3

高分子流变学基本概念课件

高分子流体的粘弹性
弹性
高分子流体在受到外力作用时发生的形变能够部分恢复。
粘性
高分子流体在受到外力作用时产生的剪切应力。
粘弹性
高分子流体同时具有弹性和粘性，其流变行为受温度、应力和分子结构的影响。
高分子流体的流动行为
层流与湍流
高分子流体在管中流动时，层流状态下剪切速率与距离成线性关系，湍流状态下剪切速率与距离成非线性关系。
高分子流变学基本概念课件
目录
CONTENTS
• 高分子流变学简介 • 高分子流体的基本性质 • 高分子流变学的基本理论 • 高分子流变学在工业中的应用 • 高分子流变学的未来发展
01 高分子流变学简介
高分子流变学的定义
总结词
高分子流变学是一门研究高分子材料流动和变形的学科。
详细描述
高分子流变学主要研究高分子材料在受到外力作用时发生的流动和变形行为，以及流动和变形过程中涉及的物理、化学和力学等现象。
流动曲线
描述剪切速率与剪切应力之间关系的曲线，分为牛顿区、屈服点和粘弹性区域。
流动不稳定性
高分子流体在流动过程中可能出现的各种不稳定性现象，如拉伸流动、漩涡脱落等。
03 高分子流变学的基本理论
唯象理论
唯象理论是从宏观角度研究高分子流体的行为，通过实验观察和经验公式来描述高分子流体的流变性质。
高分子流变学的跨学科研究
01
与物理学的交叉
研究高分子流体的热力学性质和流动行为，探索高分子链的动力学过程。
02
与化学的交叉
03
与工程的交叉
研究高分子材料的合成和改性，探索高分子链的化学结构和反应机理。
将高分子流变学的理论应用于实际生产过程中，解决工程实际问题。

高分子材料流变学

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。

高分子熔体的流变性

非牛顿流体定义
高分子熔体属于非牛顿流体的范畴，其流动行为不符合牛顿流体的线性关系。
流动曲线与粘度曲线
非牛顿流体的流动曲线和粘度曲线通常呈现出非线性特征，可以通过流变实验进行测定和分析。
弹性与塑性表现
高分子熔体的弹性
01
高分子熔体在流动过程中表现出一定的弹性，即在外力作用下
发生形变后能够部分恢复。
高分子熔体组成
由长链状大分子和少量添加剂（如增塑剂、稳定剂等）组成。
高分子熔体分类
根据来源和性质不同，高分子熔体可分为热塑性熔体和热固性熔体。
流变性研究意义及应用
研究意义
流变性是高分子熔体的重要物理性质，对其加工性能和产品质量具有重要影响。通过研究高分子熔体的流变性，可以优化加工工艺、提高产品质量、降低生产成本。
理论计算方法
结果分析与讨论
采用数值模拟方法对高分子熔体流动行为进行理论计算，如有限元法、有限差分法等。
对理论计算和实验结果进行分析和讨论，探究高分子熔体流动行为的内在规律和影响因素。
实验验证方法
通过实验手段对高分子熔体流动行为进行验证，如流变仪测试、毛细管流变实验等。
04 高分子熔体加工过程中的流变性
现代流动理论发展
分子链缠结理论
高分子链之间的缠结作用对熔体流动行为产生重要影响，缠结程度与分子量、分子链结构等因素
密切相关。
蠕虫状链模型
该模型将高分子链视为由一系列蠕虫状链段组成，可描述高分子熔体的非线性粘弹性行为。
瞬态网络理论
高分子熔体在流动过程中形成瞬态网络结构，该理论可解释高分子熔体的触变性、震凝性等现象。
03 高分子熔体流动模型与理论
经典流动模型介绍

流变学实验-1 转矩流变仪应用试验

转矩流变试验胡圣飞编一、试验原理及目的高分子材料的成型过程，如塑料的压制、压延、挤出、注射等工艺，化纤抽丝，橡胶加工等过程，都是利用高分子材料熔体进行的。

熔体受力作用，不但表现有流动和变形、而且这种流动和变形行为强烈地依赖于材料结构和外界条件，高分子材料的这种性质称为流变行为（即流变性）。

测定高聚物熔体流变性质，根据施力方式不同，有多种类型的仪器，转矩流变仪是其中的一种。

它由微机控制系统、混合装置（挤出机、混炼器）等组成。

测量时，测试物料放入混合装置中，动力系统驱使混合装置的混合元件（螺杆、转子）转动，微处理机按照测试条件给予给定值、保证转矩流变仪在实验控制条件下工作。

物料受混合元件的混炼、剪切作用以及摩擦热、外部加热作用，发生一系列的物理、化学变化。

在不同的变化状态下，测试出物料对转动元件产生的阻力转矩、物料热量、压力等参数。

其后，微处理机再将物料的时间、转矩、熔体温度、熔体压力、转速、流速等测量数据进行处理，得出图、表形式的实验结果。

利用转矩流变仪不同的转子结构、螺杆数、螺杆结构、挤出模具以及辅机，可以测量高分子材料在凝胶、熔融、交联、固化、发泡、分解等作用状态下的转矩—温度时间曲线，表观粘度—剪切应力（或剪切速率）曲线，了解成型加工过程中的流变行为及其规律。

还可以对不同塑料的挤出成型过程进行研究，探索原材料与成型工艺、设备间的影响关系。

总之，对于成型工艺的合理选择，正确操作，优化控制，获得优质、高产、低耗制品以及为制造成型工艺装备提供必要的设计参数等，都有非常重要的意义。

高分子材料的流变性除受高聚物结构及有关复合物组成的影响外，采用混合器测量流变性质时的实验条件也是十分重要的影响因素。

二、试验用原材料硬质PVC粒状复合物或混配物PVC 100 60 56.52174ACR丙烯酸酯共聚物 4 2.4 2.26CPE氯化聚乙烯 6 3.6 3.39钙锌复合稳定剂 4.5 2.7 2.54硬脂酸0.5 0.3 0.2869 64.99174三、主要仪器设备RM-200C转矩流变仪，主要分三部分：主机、电气控制柜、混合或挤出装置。

水凝胶流变学研究概况

在药物传递领域，透明质酸粘多糖物理凝胶可以作为药物载体，控制药物的释放，提高药物的疗效并降低副作用。在牙齿美白领域，透明质酸粘多糖可以作为牙齿保护剂，有效保护牙齿免受外界刺激，同时还可以作为牙齿美白材料，改善牙齿的颜色和光泽度。在眼部护理领域，透明质酸粘多糖可以作为眼药水添加剂，起到润滑和保护眼角膜的作用，对于治疗眼部干燥和炎症有一定的疗效。
动态力学分析仪则通过测量水凝胶在振动载荷作用下的响应，提供其动态模量、阻尼因子等参数。此外，一些新兴的技术手段如原位光谱技术、微观力学测试技术等也被应用于水凝胶流变学的研究中。
研究成果和不足
水凝胶流变学的研究成果主要表现在以下几个方面：首先，研究者们通过实验和理论分析揭示了水凝胶的流变性质与聚合物链段运动、交联密度等因素的关系。其次，水凝胶流变学在药物传递系统和组织工程等领域得到了广泛应用，为水凝胶材料的性能优化提供了有益的指导。最后，新兴的水凝胶流变学测量技术为更深入地理解水凝胶的结构和性能提供了有益的工具。
材料和方法
试验所用的椰子水饮料为市售产品，通过对其制备工艺和材料进行分析，选用不同的添加剂和贮藏条件进行试验。试验过程中，采用流变仪对椰子水饮料的流变学特性进行测定，同时观察其贮藏过程中的品质变化。
结果与讨论
通过试验研究，发现椰子水饮料的贮藏稳定性及流变学特性受到多种因素的影响。其中，温度是影响椰子水饮料贮藏稳定性的重要因素。在高温条件下，椰子水饮料的品质下降较快，出现浑浊、沉淀等现象。此外，过低的温度会导致椰子水饮料结冰，也会对其品质产生不良影响。
水凝胶流变学研究概况
01 摘要
03 研究现状
目录
02 引言 04 研究方法
目录
05 研究成果和不足

高聚物流变学

高聚物流变学
目录
• 引言 • 高聚物流变学基础 • 高聚物熔体流变学 • 高聚物溶液流变学 • 高聚物流变测量技术与方法 • 加工过程中高聚物流变学应用
01 引言
高聚物流变学概述
高聚物流变学定义
01
研究高聚物材料在应力、应变、温度等外部条件下流动与变形
规律的科学。
研究对象
02
包括塑料、橡胶、纤维等高分子材料。
结构-流变性质关系
探讨高聚物结构与流变性质之间的关系，为材料设计和应用提供依据。
测量误差来源及改进措施
仪器误差
操作误差
环境因素
定期对测量仪器进行校准和维护，减小仪器误
差。
提高实验人员的操作技能，规范实验操作流程。

控制实验室温度、湿度等环境因素，保持实验
条件稳定。
样品因素
选择具有代表性的样品进行测量，避免样品差
拉伸流动和剪切流动
拉伸流动是指流体在拉伸应力作用下产生的流动，而剪切流动是指流体在剪切应力作用下产生的流动。高聚物熔体在加工过程中，通常同时受到拉伸和剪切作用。
粘度与剪切速率关系
剪切变稀现象
高聚物熔体的粘度随剪切速率的增加而降低，表现为非牛顿流体的特性。这是由于高分子链在剪切作用下发生取向和解缠结，导致流体粘度降低。
异引起的误差。
06 加工过程中高聚物流变学应用
注塑成型过程中流变学问题
熔体流动行为
高聚物熔体在注塑机筒内和模具型腔中的流动行为，包括剪切速率、粘度、温度等因素对流动的影响。
填充过程
熔体在填充模具型腔时的流动前沿、流动速度、压力分布等，以及由此产生的制品表面质量和尺寸精度问题。
保压过程
保压阶段熔体的补充流动和冷却收缩对制品内部应力和翘曲变形的影响。

中国流变学研究的现状及对策

中国流变学研究的现状及对策1.引言中国流变学研究的现状及对策1.1 概述流变学是研究物质变形和流动行为的学科，广泛应用于化工、材料科学、地质等领域。

随着科学技术的进步和工业化的发展，中国流变学研究也逐渐取得了显著的进展。

本文将探讨中国流变学研究的现状，并提出相应的对策。

首先，需要了解流变学的定义和发展。

流变学研究的对象是物质的变形和流动行为，通过研究物质的力学行为，揭示物质内部结构和相互作用关系。

流变学的发展经历了多个阶段，从最初的粗略描述到如今的精确计算，涵盖了实验研究、数值模拟和理论研究等多个方面。

其次，回顾中国流变学研究的历史。

中国在流变学研究方面具有悠久的历史，早在古代的冶金、陶瓷工艺中就积累了丰富的经验。

但是，在现代科学技术的发展和国际交流的背景下，中国的流变学研究相对滞后。

直到20世纪80年代，中国开始引进流变学的先进理论和技术，逐渐在这一领域取得了突破。

鉴于中国流变学研究的现状，我们需要采取一系列对策来推动其发展。

首先，加强基础研究是关键。

基础研究是科学发展的基石，只有深入探究物质的流变行为机制，才能为应用研究提供坚实的基础。

其次，提高科研机构和人才培养水平也是必要的。

科研机构应积极投入流变学研究，提供必要的设备和资源支持。

同时，培养和吸引人才也是关键，通过建立流变学专业的学术机构，开展流变学相关课程和培训，培养更多的专业人才。

综上所述，中国流变学研究在过去几十年里取得了显著的进展，但与国际先进水平还存在一定差距。

只有加强基础研究和提高科研机构和人才培养水平，才能不断推动中国流变学在科学研究和应用领域的发展，并为国家的科技创新做出更大的贡献。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几个方面:1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分进行讨论。

在引言部分中，将首先概述流变学的概念和研究领域的发展。

然后介绍本文的目的，即探讨中国流变学研究的现状及对策。

正文部分将分为两个主要部分：现状和对策。

高分子流变学基本概念课件

工业生产
高分子流变学在塑料、橡胶、涂料等工业生产中具有重要的应用价值，可以提高产品质量和降低能耗。
生物医学
高分子流变学在生物医学领域的应用逐渐增多，如药物载体、组织工程等，有助于推动医学研究和治疗技术的发展。
新能源领域
高分子流变学在太阳能、风能等新能源领域具有潜在的应用价值，有助于提高能源利用效率和降低环境污染。
高分子流变学基本概念课件
目录
• 高分子流变学简介 • 高分子流体的基本性质 • 高分子流变学的基本理论 • 高分子流变学在工业中的应用 • 总结与展望
01
高分子流变学简介
高分子流变学的定义
01
高分子流变学是一门研究高分子材料流动和变形的学科，主要关注高分子材料在应力、温度、时间等作用下的形变和流动行为。
绿色环保
发展环境友好型的高分子流变学材料和制备技术，降低对环境的负面影响。
高分子流变学的挑战与机遇
挑战
高分子流变学研究面临实验难度大、理论模型不完善等挑战，需要加强基础研究和实验验证。
机遇
随着科技的不断进步和应用需求的增加，高分子流变学将迎来更多的发展机遇和空间。
高分子流变学的应用前景
02
它涉及到高分子物理、化学、力学等多个领域，是高分子科学的一个重要分支。
高分子流变学的研究内容
01
高分子流体的基本流变性质
研究高分子流体的剪切粘度、拉伸粘度、弹性等基本流变性质，以及这
些性质与高分子链结构、分子量、温度等因素的关系。
02 03
高分子加工成型过程中的流变行为
研究高分子材料在加工成型过程中的流变行为，如塑料挤出、注射成型、压延等过程中的流动和变形，以及这些过程对高分子材料结构和性能的影响。

高分子流变学

高分子流变学高分子流变学是指以有机分子结构体系为基础，研究物质在各种条件下的流变行为的学科，它是力学与物理化学交叉学科，是研究高分子材料性能、强度性能及用途等方面技术问题的重要方向。

它研究的主要内容是：物质在受到外力作用时，在外力的作用下，形状发生改变并失去原有的力状态，或者外力的增大把物质分解成其它物质的研究。

高分子流变学可以分为两大类：一类是力学流变学，即以力学方法研究物质在受力作用下的变形、强度、耗散等各种现象及物质整体结构及其变化的学科；另一类是物理化学流变学，即以物理化学方法研究物质分子结构及其相互作用力对物质整体性能的影响，包括表面力学性质、黏度、热塑性等性质的研究。

一般来说，高分子流变学的研究范围包括：（1）各种高分子材料的流变性能：物质受力作用时的变形、强度及损耗等；（2）各种高分子复合体的流变性能：混合材料及其构造对流变性能的影响；（3）各种高分子有机混合体的流变性能；（4）各种高分子凝胶体系的流变性能；（5）各种高分子材料的表面力学性质；（6）各种高分子材料的黏度；（7）各种高分子材料的热塑性等。

由此可见，高分子流变学的研究内容十分广泛，以上概括的只是其主要的研究方向。

高分子流变学的研究方法多种多样，包括物理化学方法、分子动力学模拟方法、统计力学方法、数学方法、拉伸实验、断口实验、压缩实验、延伸实验、撕裂实验、油化实验、交联实验等。

这些实验可以研究物质在受力作用下的流变性能、强度性能、分解性能等，因此在研究高分子材料的物性及强度性能时，这些方法都是不可或缺的。

与其它科学学科不同，高分子流变学有着其独特之处：首先，它是以有机分子结构体系为基础，研究物质受力作用时因材料组成、材料结构及外力变化而发生的变形、强度、损耗等现象；其次，它研究的对象没有限定，可以是任何类型的高分子材料，综上所述，高分子流变学是以有机分子结构体系为基础的力学与物理化学交叉学科，是研究高分子材料性能、强度性能及用途等方面技术问题的重要方向，其研究范围很广，涉及高分子材料的流变性能、各种高分子复合体的流变性能、各种高分子有机混合体的流变性能、各种高分子凝胶体系的流变性能等，研究方法也多种多样，为研究高分子材料物性及强度性能提供了重要参考。

高分子流变学研究及其应用

高分子流变学研究及其应用高分子材料具有多种独特性能，可广泛应用于制造航空航天、电子、通讯、医疗、汽车等产业所需的材料。

然而，高分子材料具有复杂的物理和化学性质，因此需要进行深入研究和应用。

其中，高分子流变学的研究成果在这些领域中扮演着至关重要的角色。

高分子流变学研究的基础高分子材料的流变性质是对物质变形反应的表现。

在应力场中，高分子材料会产生应力，从而流动。

流变性能是材料的基本物理性质之一。

流变学研究的目的是了解材料的混合机理和材料的结构相互作用，重新设计新的高分子材料，并为生产质量提供保证。

高分子材料的流变性质与其分子链的链增长和链移动有关。

应力应变曲线通常呈“张力——应变曲线”，可以反映材料在外加应力作用下的行为。

在应力作用下，材料会发生重组、流变、变形和变形恢复的过程。

高分子材料的流变很具有时间依赖性和温度依赖性，因此可以用一组流变学参数来描述其流变特征。

高分子流变学方法高分子流变学研究方法主要包括单样品流变学和多样品流变学。

单样品流变学主要指在实验过程中使用单个样品进行测量，主要应用于高分子物性研究中。

多样品流变学主要指使用多个样品进行流变学测量，用于探究高分子复合材料的过程、以及材料的动态性能等。

单样品流变学主要包括静态负荷法、简易粘弹仪、旋转壁式粘弹仪等。

这些方法主要用于测量高分子材料的应力应变条件下的流变特性，研究高分子材料的流变机理和应用。

多样品流变学主要包括CAP稳定性和正交试验等。

这些方法主要用于研究多组分高分子材料混合的流变条件，并针对其物理化学变化进行流变学监测。

高分子流变学的应用高分子流变学的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1.高分子材料的设计和研发。

高分子流变学的研究成果可以用于研发新的高分子材料以及改进已有的高分子材料，使其具有更好的流变特性和应用性能。

2.物性研究。

高分子流变学可以用于研究高分子材料的物性，如强度、硬度、质量、机械波等物理特性，并探究材料的变形和流变机理。

高分子材料的流变学行为研究考核试卷

8. AC
9. ABC
10. ABCD
11. ABC
12. ABC
13. ABC
14. ABC
15. ABCD
16. ABC
17. ABC
18. AC
19. ABC
20. ABCD
三、填空题
1.流动行变
2.降低剪切变稀
3.储能模量损耗模量
4.牛顿非牛顿
5.储能模量损耗模量
6.黏弹性流变行为
7.流动性分子量
C.损耗模量
D.所有上述参数
14.下列哪种现象通常在高分子材料流变学中被认为是“剪切变稀”行为？（}
A.剪切速率增加时，黏度增加
B.剪切速率增加时，黏度降低
C.剪切速率增加时，弹性模量增加
D.剪切速率增加时，弹性模量降低
15.下列哪个模型用于描述高分子材料的分子链在不同剪切速率下的取向？（}
A.马克斯韦模型
A.低分子量
B.高分子量
C.较低温度
D.较高温度
9.在流变学中，哪些模型可以用来描述高分子材料的流动行为？（）
A.马克斯韦模型
B.莱斯-尼尔森模型
C.爱因斯坦模型
D.卡西米尔模型
10.哪些因素会影响高分子材料的损耗因子（tanδ）？（）
A.材料的弹性特性
B.材料的黏性特性
C.测试频率
D.测试温度
11.以下哪些现象与高分子材料的黏弹性有关？（）
D.挤出力
17.哪些方法可以用来提高高分子材料的加工性能？（}
A.改变加工条件
B.添加流动助剂
C.优化材料配方
D.提高分子分子量
18.以下哪些情况可能导致高分子材料在流变测试中出现非线性流动行为？（}

原位凝胶研究进展及质量控制要点

原位凝胶研究进展及质量控制要点摘要：目的：介绍原位成型凝胶（即型凝胶）的概念、特点、研究现状及质量控制要点。

方法：对近年来国内外相关文献资料，以及实验研究遇到的问题进行归纳总结。

结果：结合眼用原位成型凝胶具有独特的作用特点及优势，目前已建立了有效的质量控制方法。

结论：原位成型凝胶具有良好的眼部应用前景，但这种新的给药系统的研究方法与传统眼用制剂有所不同。

为了考察这种新剂型的安全性和有效性，建立有效的质量控制方法是很有必要的。

关键词：眼用原位成型凝胶；温度敏感；pH敏感；体外释放；体内滞留眼部给药系统对于制药科学家来说是最有新意也是最有挑战性的给药系统之一[1]，传统的眼用制剂（溶液、混悬液、凝胶）有很多局限性，如眨眼造成眼角膜的主动消除，治病效率不确定，视力模糊等。

但是原位成型凝胶（in Situ Forming Eye Ge1）在滴入眼中后因周围环境的改变而从原本的液体状态转变成具有粘-弹性的凝胶。

过去的几年中，关于这种给药系统曾有温度敏感型、pH敏感型、离子诱导型等文献报道。

各种类型的原位凝胶都有优点和缺点，所以在选择这种特殊的水凝胶的时候主要取决于主药本身的性质和临床使用的要求。

这几种特殊的水凝胶都是通过提高药物和眼角膜的接触时间来达到提高生物利用度的。

1 国内外研究现状国外在20世纪80年代就开始了眼用原位凝胶的研究[2]，目前FDA已批准的一个产品——阿奇霉素眼用原位凝胶，属于温度敏感型眼用原位凝胶。

由INSITEVISION公司研制，使用了该公司的专利技术DURASITE。

国内眼用凝胶的研究一直是制剂领域的热点[3]，目前已有多家研制单位开展眼用原位凝胶剂的临床研究，主要研究温度、pH敏感型眼用原位凝胶（in situ forming eye ge1），主要药物为抗生素和激素类，如妥布霉素原位（即型）眼用凝胶，用于眼睛的抗感染。

2 基质的选择由于主药的性质不同，我们需要选择合适的高分子材料作为基质，才能完成不同作用机理的原位凝胶的制备。

高分子材料流变学

School of Polymer Science & Engineering
高分子科学与工程学院
青岛科技大学
第一章高分子液体的奇异流变性和流动机理 1．1 奇异的流变性质
1）高黏度与“剪切变稀”行为 “剪切变稀”行为（shear-thinning）:多数高分子液体的黏度随剪切速率增大而下降。 “剪切变稠”效应（shear-thickening）:呈少数高分子体系，如高浓度的聚氯乙烯塑料溶胶、高浓度填充体系等，黏度随剪切速率增大反常地升高。通常把具有“剪切变稀”效应的流体称假塑性流体（pseudoplastic fluid），具有“剪切变稠”效应的流体称胀流性流体（dilatant fluid）。它们均属于非牛顿流体范畴。 2）挤出胀大现象又称口模膨胀效应（die swell）或Barus效应
图8-20 几种高分子熔体在200℃的黏度与剪切速率的关系〇-HDPE；Δ-PS；●-PMMA；▽-LDPE；□-PP
School of Polymer Science & Engineering
高分子科学与工程学院
青岛科技大学
3．1．2 分子结构参数的影响
平均分子量的影响 Fox- Flory公式
适用条件：T>Tg+100℃
Байду номын сангаас
0 T Ke
E RT
E — 黏流活化能
School of Polymer Science & Engineering
高分子科学与工程学院
青岛科技大学
WLF方程
适用条件：Tg＜T＜Tg+100℃
lg
(T ) (Tg )
lg T
17 .44 (T Tg ) 51 .6 T Tg

化学工程中的流体力学研究进展

化学工程中的流体力学研究进展在化学工程领域，流体力学的研究一直占据着至关重要的地位。

流体力学的原理和方法广泛应用于化工过程中的物料输送、混合、分离、传热和反应等多个环节，对优化化工生产流程、提高生产效率、降低能耗和保障生产安全具有重要意义。

近年来，随着科学技术的不断发展和跨学科研究的深入，化学工程中的流体力学研究取得了显著的进展。

一、多相流研究的新突破多相流是化学工程中常见的流动现象，如气液两相流、液液两相流和气固两相流等。

在过去，对多相流的研究主要集中在宏观流动特性的描述和经验关联式的建立。

然而，随着计算流体力学（CFD）技术和先进实验测量手段的发展，对多相流的微观机制和复杂界面行为的研究取得了新的突破。

例如，通过高速摄像和粒子图像测速（PIV）技术，可以实时观测到气泡和液滴的生成、聚并和破碎过程，揭示了多相流中相间传质和传热的微观机制。

同时，基于格子玻尔兹曼方法（LBM）和相场模型等数值方法，能够对多相流中的复杂界面变形和流动进行高精度模拟，为多相流反应器的设计和优化提供了有力的工具。

此外，多相流在微尺度和纳米尺度下的研究也逐渐受到关注。

微流控技术的发展使得对微尺度多相流的操控和应用成为可能，如微乳液的制备、微化学反应器的设计等。

在纳米尺度下，多相流的界面效应和量子效应变得显著，对其研究有助于开发新型纳米材料和纳米流体。

二、复杂流体的流动特性与应用复杂流体是指具有非牛顿流体特性的物质，如聚合物溶液、悬浮液、液晶等。

这些流体的流动行为与牛顿流体有很大的不同，其粘度、弹性和屈服应力等特性随剪切速率和时间的变化而变化。

在化学工程中，复杂流体的应用越来越广泛。

例如，聚合物溶液在塑料加工、纤维纺丝和涂料涂装等过程中起着关键作用。

对聚合物溶液流动特性的研究有助于优化加工工艺，提高产品质量。

近年来，对复杂流体在非稳态流动和受限空间中的流动行为研究取得了重要进展。

通过流变学实验和数值模拟，揭示了复杂流体在启动、停止和周期性剪切等非稳态条件下的结构演化和应力响应。

聚丙烯长链支化结构的流变学研究

聚丙烯长链支化结构的流变学研究杜斌;周京生;王宇杰;姜凯;张丽洋;李稳;王艳芳;黄强【摘要】采用旋转流变结合高温凝胶渗透色谱研究了长链支化聚丙烯(LCBPP)的结构及流变行为.结果表明:LCBPP具有明显不同于线性聚丙烯的流变学特征,与线性聚丙烯相比,LCBPP的零剪切黏度高于线性聚丙烯,而剪切变稀指数较低,两者的分子链松弛机制与松驰时间也不同;不同合成路线的LCBPP分子的拓扑结构各异,后反应器法合成的为星型拓扑结构,采用茂金属催化剂制备的分子拓扑结构为梳型,而采用新型Ziegler-Natta催化剂制备的具有H型拓扑结构特点.【期刊名称】《合成树脂及塑料》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】5页(P66-70)【关键词】长链支化聚丙烯;流变学;松弛机制;拓扑结构【作者】杜斌;周京生;王宇杰;姜凯;张丽洋;李稳;王艳芳;黄强【作者单位】中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院,北京市 102206;中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院,北京市 102206;中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院,北京市 102206;中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院,北京市 102206;中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院,北京市102206;中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司,辽宁省抚顺市 113008;中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院,北京市 102206;中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院,北京市 102206【正文语种】中文【中图分类】TQ325.1+4通过在聚烯烃分子链上引入支化结构，可获得性能各异的聚烯烃产品。

聚烯烃支化结构可分为短链支化和长链支化两种，目前对于长短支链没有明确的界定，从流变学角度来看，以支链长度能够影响流变行为作为标准，通常认为支链相对分子质量大于缠结相对分子质量2倍的为长支链［1-2］。

关于长链支化聚乙烯的流变学研究比较多，且较为深入，而有关长链支化聚丙烯（LCBPP）的研究则相对较少，特别是定量长链支化结构、定性长支链拓扑结构都还缺少系统深入的研究。

关于流变学在高分子中的应用

流变学测量是观察高分子材料内部结构的窗口，通过高分子材料，诸如塑料、橡胶、树脂中不同尺度分子链的响应，可以表征高分子材料的分子量和分子量分布，能快速、简便、有效地进行原材料、中间产品和最终产品的质量检测和质量控制。

流变测量在高聚物的分子量、分子量分布、支化度与加工性能之间构架了一座桥梁，所以它提供了一种直接的联系，帮助用户进行原料检验、加工工艺设计和预测产品性能。

流变学是研究材料变形与流动的科学，在热塑性材料，热固性树脂，高级复合材料，涂料，油漆以及粘接剂等领域有着重要的作用。

这些材料的流变性能可以与它们的加工性能和产品最终性能有效地联系起来，从而为表征材料结构、开发优异性能的产品提供有力的帮助。

大多数的材料兼具粘性和弹性(粘弹性)。

流变仪可以根据不同的使用条件，选用不同的配置来准确地测量这些性能。

一．流变在热塑性塑料方面的应用在研究、开发、分析部门、过程和质量控制方面，不管是产品的质量控制，还是新品的开发，流变测试已经成为不可或缺的手段。

流变测试可以帮助用户将热塑性材料的微观结构信息联系到其流动行为上。

如，聚合物的分子量对其低剪切率下的粘度、分子量分布和支化度对粘度与剪切速率的关系都有很大的影响。

其它测试手段，如熔融指数(MFI)或毛细管，对在低剪切速率下的这些结构差别并不敏感。

同时，粘度在解决工艺问题时还是不够的，还必须考虑弹性的影响。

材料的弹性模量可用于预测加工过程中产品表面缺陷的问题：如挤出、注射模的热变形、吹膜中气泡稳定性等等。

热塑性材料的固体性能在预测产品最终性能时非常有用。

例如，温度扫描模式的动态力学测试，可以测量得到的玻璃化转变以及次级转变，用于预测材料的抗冲性能以及其它与温度有关的性能。

二．流变在热固性树脂方面的应用流变仪可广泛应用于发生聚合反应的热固性树脂、粘合剂等方面的研究、开发以及质量控制。

对固化反应的诱导期、反应温度与时间对固化度、粘度的影响、后固化的作用、紫外线UV 引发固化、填料的影响，只有流变技术可以给出快速、准确的信息供参考。

219402626_时温叠加与Cox-Merz规则在流变测试中的应用

工业技术CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合成树脂及塑料， 2023， 40（2）： 44DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2023.01.10旋转流变仪在高分子材料的结构表征（如相对分子质量及其分布、长支链结构、织态结构等），动、静态黏弹性测试，物理化学变化过程等方面广泛应用［1］。

剪切黏度是表示聚合物流变性能的最常用的参数。

旋转流变仪一般适合测量低剪切速率范围的剪切黏度，在较高剪切速率范围时测得的值容易产生偏离［2］。

利用旋转流变仪的动态频率扫描很容易测量黏度，在应力型流变仪上，设定应力的幅度，施加不同频率的正弦形变，得到黏度随频率的变化曲线。

本工作对低密度聚乙烯进行振荡频率扫描流变实验，通过Cox-Merz规则得到更高剪切速率范围的黏度曲线，同时选取不同的温度进行多次实验，利用时温叠加（TTS）原理和Cox-Merz规则，得到更大频率范围的黏度数据，将两组数据与稳态测试的数据进行比较，分析各种实验方法的准确性和优缺点。

1 实验部分1.1 主要原料与仪器低密度聚乙烯LDPE-1，熔体流动速率为0.25 g/10 min，密度为0.9225 g/cm3，国产。

DHR-2型旋转流变仪，美国TA仪器公司，25 mm平行板夹具。

时温叠加与Cox-Merz规则在流变测试中的应用马丽，王文燕，韦德帅（中国石油天然气股份有限公司大庆化工研究中心，黑龙江大庆 163714）摘要：采用旋转流变仪针对低密度聚乙烯进行振荡频率扫描测试，通过Cox-Merz规则和时温叠加原理对测试结果进行数据处理，并对低密度聚乙烯直接进行流动稳态测试，将结果进行对比。

结果表明：将振荡频率扫描实验结果利用时温叠加原理和Cox-Merz规则处理后，可以测得更高剪切速率的数据，但是时温叠加实验比较繁琐，需要进行多个温度的动态频率扫描实验。

关键词：低密度聚乙烯 Cox-Merz规则时温叠加剪切速率中国分类号：TQ 325.1+2文献标志码：B 文章编号：1002-1396（2023）02-0044-03 Application of time-temperature superposition and Cox-Merz rule inrheological testMa Li，Wang Wenyan，Wei Deshuai（PetroChina Daqing Chemical Research Center，Daqing 163714，China）Abstract：An oscillation frequency sweep test was carried out on low-density polyethylene with rotating rheometer in this experiment. The test results were processed by use of Cox-Merz rule and the principle of time-temperature superposition and compared with the results of the direct flow steady-state test. The results show that the data of a larger shear rate can be obtained from oscillation frequency sweep test，processed by the principle of time-temperature superposition and the Cox-Merz rule. Higher shear rate can be measured by use of the principle of time-temperature superposition and the Cox-Merz rule，however，the experiment is more cumbersome and requires a dynamic frequency sweep experiment at multiple temperatures.Keywords：low density polyethylene； Cox-Merz rule； time-temperature superposition； shear rate收稿日期：2022-09-27；修回日期：2022-12-26。