高分子材料与加工考题知识点培训课件

复习课主要内容

1 在工业上获得成功应用的“高分子材料”在概念上要具有哪些方面的特点或要求？（重要）a有一定的力学性能；

b兼或同时具有一定的功能特性；

c具有一定的可加工性；

d市场价值（经济价值）；

e环保、节能、安全特征（社会价值）。

要求：可满足生产或生活中的某种需要，并能够参与社会经济发展的循环过程。

2为什么聚合物流体通常被认为是软物质或复杂流体？（理解，不需掌握）

软物质：即复杂流体，主要特征是易形变，弱力引起大形变。聚合物流体同软物质都是多层次多尺度，小刺激产生大变化。

3如何理解“流动”？（重要）

流动：运动单元在外场作用下相对运动并损耗能量。

聚合物流体的流动现象：聚合物流体某尺寸水平上的运动单元在外场作用下相互间产生相对运动并损耗能量的现象。

4 为什么高分子材料往往需要在加工成型过程中对其流动性进行必要的调控？甚至有些高分子材料流动性的调控非常困难以至难以规模化工业生产？（了解）

高分子材料通常不具有所需要的流动性，因此需要对其进行调控以实现材料的工业化生产。而高分子材料不具有所需要的流动的原因有：

1时间尺度不匹配：基于聚合物流体在不同空间结构尺度上的相对运动而形成的聚合物流体流动往往超出高分子材料成型加工生产实际所需要的时间尺度要求，太慢或者太快。

2分子链间的相互作用的影响：影响分子链间的相对运动，影响凝聚态结构及超分子结构的稳定性（破坏或重建）及其不同运动单元的相对运动。

3分子链间相互作用形式：分子链间的相互作用是形成高聚物多姿多彩的凝聚状态的内在原因，是指大分子间存在的形式多样的次价键作用力——分子间作用力，它们具有不同的强度、方向性及对距离和角度的依赖性，是材料结构自组织形成并发生演变的基础；包括：Van de Waals力、氢键及分子间配键作用。

5为满足成型和加工的需要，通常如何获得或调控某些特定的高分子材料的流动性？（没记）a、主要调整温度压力等外在工艺技术条件，包括：Van de Waals力、氢键及分子间配键作用；

b、主要对分子结构进行化学改性（如纤维素），或将化学结构控制和工艺技术条件控制相结

合，如对一些天然高分子材料。

c、主要优选并引入增塑剂等低分子物或超临界流体等介质，如对淀粉、PVC等聚合物材料。

6 聚合物材料的可加工性通常包含哪些方面？（没记）

1. 可模塑性：Mouldability

2. 可挤压性：Extrudability

3. 可纺性：Spinnability

4. 可延性：Stretchability

7 熔融指数？熔融指数在实际的成型加工过程中有什么样的应用？其局限性？（重要）

熔融指数（MI），全称熔液流动指数，或熔体流动指数，是在一定温度和压力作用下，10min 内从特定毛细管中流出聚合物熔体的克数。

应用：用MFI确定HDPE用途；利用MFI确定PP用途

描述的是特定温度、流场条件下聚合物流体的流动性，并以此确定聚合物的牌号。其对聚合物流体流动性的表征具有局限性，熔融指数概念更多局限于PE、PP。

8 什么是可挤压性？可模塑性？（明确定义或公式）

可挤压性：聚合物通过挤压作用产生形变并由此获得形状和保持形状的能力。

可模塑性：材料在一定温度和压力作用下产生形变并在模具中获得特定的形状、保持该形状的能力。

9 什么是流变？什么是流变学？（明确定义或公式）

流变：流动和变形，在本质上是材料某尺度上的运动单元在外场作用下产生相对运动，同时伴随因材料结构变化引起材料形变响应的现象或过程。

流变学：研究流变的科学，即研究材料呈流体状态时流变现象或过程的科学。研究材料呈流体状态时流变现象或过程的科学。

10 什么是静态流变学？（明确定义或公式）

又称稳态流变，研究单一方向稳态剪切作用下聚合物流体的流动和变形。

11 什么是动态流变学？（明确定义或公式）

研究周期性动态作用下聚合物流体的流动和形变。

12什么是剪切速率？（明确定义或公式）

剪切应力：单位面积上剪切力的大小。τ=F/A

剪切速率：单位时间内，流体在剪切作用下流体产生的剪切应变。γ=d(dx/dy)/dt

剪切速率的含义：(1)流体流动速度的梯度;(2)距离dy的液层在dt时间内相对移动的距离；

(3)单位时间内，流体在剪切作用下流体产生的剪切应变。

13什么是牛顿流体？其在结构上有什么特点？（没记）

牛顿流体：满足牛顿定律（τ=η·γ）的流体。

黏度不随剪切条件的改变而改变；剪切应力和剪切速率始终呈正比关系；流体内部结构不随剪切条件改变而变化。

14 什么是牛顿粘度？（没记）

η=τ/γ

15什么是表观粘度？（没记）

不满足牛顿定律的流体为非牛顿流体，其粘度定义为表观粘度。是指在一定速度梯度下，用流速梯度除以相应的切力所得的商。

16什么是假塑性流体？什么是涨塑性流体？什么是宾汉流体？分别具有什么样的结构特点？（没记）

幂律定义为τ=Kγn，n>1微涨塑性流体，n<1为假塑性流体，n=1为牛顿流体。宾汉流体：当应力小于某一临界值时，流体呈现纯弹性体特征，应变速率为零，当应力大于临界值时，流体呈现为宾汉流体。

假塑性流体：是非牛顿流体中最为普通的一种，表现的流动曲线是非直线的。流体的表现粘度随剪切应力的增加而降低。

涨塑性流体：这种流体的流动曲线也不是直线，与假塑性流体不同的是它的表现粘度会随剪切应力的增加而上升。属于这一类型的流体大多数是固体含量高的悬浮液，解释为当悬浮液处于静态时，体系中有固体粒子构成的空隙最小，其中流体只能勉强充满这些空间。当施加于这一体系的剪切应力不大时，流体可以在移动的固体颗粒间充当润滑剂，因此表观粘度不高。但当剪切速率逐渐增高时，固体离子堆彻被破坏，整个体系显得有些膨胀，此时流体不能充满所有空隙，润滑作用受限，表观粘度就随着剪切速率的增大而增大。

宾汉流体：其剪切应力和剪切速率的关系变现为直线，它的流动只有当剪切应力高至于一定值后才发生塑性流动。之所以这样是流体在静止时形成了凝胶结构，外力超过τy时这种三维结构受到破坏。

17什么是幂律定律？通常有哪两种形式？其描述聚合物流体流变行为上的局限性？（没记）幂律定义为τ=Kγn，n>1微涨塑性流体，n<1为假塑性流体，n=1为牛顿流体。

或者logτ=logK+klogγ或者γ = k ⋅τm

局限性：

18什么是稠度？什么是流动度？（理解）

稠度：当剪切应力作用于材料时，材料抵抗流动（永久变形）的性质，从总体上描述一个物体的流动性，是材料内部摩擦的一种变现。对非牛顿流体有时就用切变力-切边速率关系曲线上某切变速率时的斜率来表示物体的稠度。

流动度：