聚合物流变学复习题参考答案
广工聚合物加工流变学11年6月试卷及答案
学院：专 业：学 号：姓名：装订线 广东工业大学考试试卷 ( A ) 课程名称: 聚合物加工流变学 试卷满分 100 分 考试时间: 2011年 6月 2 日 (第 14 周 星期 四 ) 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 评卷得分 评卷签名 复核得分 复核签名 一、名词解释（21分，每个3分） 可回复形变 第二光滑挤出区 凝固层 松弛时间 螺杆特性曲线 入口校正 润滑平衡 二、填空（32分，每空1分） 1、造成聚合物出模膨胀的原因有： 和 。
2、假塑性流体的流动曲线包括3个区域，分别是 ； ； 。
对于假塑性流体，非牛顿指数 1，胀塑性流体牛顿指数 1。
3、在恒温、稳态情况下，大多数聚合物熔体的拉伸粘度随拉伸应力的变化出现 、 和不变三种情况。
4、高聚物分子量越大，松弛时间越 ，材料弹性越 。
分子量分布越宽，材料弹性越 。
挤出机挤出速率越高，材料弹性越 。
挤出机挤出温度越高，材料弹性越 。
压力越高，聚合物的粘度越 。
5、从流动曲线来看，偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物属于 流体。
炭黑填充橡胶属于 _______流体。
聚氯乙烯糊属于 流体。
6、充模过程中，熔体温度越 ，模温越 ，压力越小。
所用材料凝固温度______和热扩散系数越 _有利于冲模。
7、聚碳酸酯粘度对剪切速率依赖性 ；在实际挤出操作中，针对聚碳酸酯类高分子材料，采用调节 比调节剪切速率来改善它的流动性更好。
8、炭黑填充橡胶，在同样炭黑含量下，炭黑结构性越大，体系粘度越 ，体系弹性越 。
碳酸钙填充塑料，碳酸钙含量越高，体系粘度越 。
9、幂律方程是最简单的描述非牛顿流体剪切应力与剪切速率之间关系的方程，其本构方程是。
10、由流动边界所造成的剪切流动，称为；在两平行板间简单的剪切流动场中速度分布为。
11、在挤出成型过程中，节流比为0时，为自由挤出，挤出物塑炼质量较。
要实现稳定挤出，加料口的压力波动要。
三、简答题。
（47分）1、下面图1中（a）和（b）均是支化高分子与线性高分子材料粘度随剪切速率变化曲线，试给出两图的不同点？并解释原因。
流变学试题
聚合物流变学复习题一、名词解释1.应力松弛：在恒定温度和形变保持不变的情况下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象2.时温等效原理：延长松弛时间与升高温度对材料的应力松弛具有相同的作用。
3.挤出胀大现象：高分子熔体在加工过程中从口模处挤出时，或用毛细管流变仪、熔体指数仪进行进行黏度测量时，出口处的直径大于流道直径的现象二、填空题1.流变学是一门研究材料形变与流动规律的一门学科。
其研究方法有连续介质流变学和结构流变学。
2.联系应力张量和应变张量或应变速率张量之间的关系的方程称为本构方程，也称为流变状态方程3.黏弹行为从基本类型上可以分为：线性和非线性的；从应力作用方式来看，又可以分为静态和动态的。
对于高分子材料来说，蠕变和应力松弛是典型的静态行为的体现，而滞后效应则是动态黏弹性的显著体现.4.所谓线性黏弹性，必须符合：正比性和加和性5.高分子材料的动态黏弹行为除了具有频率依赖性外，还具有温度依赖性。
根据时温等效原理，在一定程度上升高温度和降低外场作用频率是等效的。
6.一般来说，剪切流洞可以分为压力流动和拖曳流动。
7.根据时温等效原理，可得到在更长或更短时间内的数据。
更长时间内的数据可从较高温度时的数据得到，更短时间的数据则可从较低温度时的数据得到。
8.在硬质聚氯乙烯制品加工中，质量控制的关键是凝胶化程度9.常用的流变仪有毛细管流变仪、转矩流变仪、旋转流变仪10.非牛顿指数n=1时，流体为牛顿流体；n<1时，流体为假塑性流体；n>1时，流体为胀塑性流体11.聚合物流体一般属于假塑性流体，粘度随着剪切速率的增大而减小，用幂律方程表示时，则n＜1（＞，﹤，＝）通常假塑性流体的表观粘度小于（大于，小于，等于）其真实粘度。
(p29)三、判断题1.分子量相同的俩聚合物，在相同剪切速率下，分子量分布宽的物料黏度叫分子量分布窄的高。
（×）2.第二法向应力差是出现二次流动的必要条件，第二法向应力差等于零时不会产生二次流动。
聚合物流变学习题库
1. 一个纸杯装满水置于桌面上，用一发子弹从桌面下部射入杯子，并从杯子的水中穿出，杯子仍位于桌面不动。
如果杯里装的是高聚物溶液，这次子弹把杯子打出8米远，解释之。
答：低分子液体如水的松弛时间是非常短的，它比子弹穿过杯子的时间还要短，因而虽然子弹穿过水那一瞬间有黏性摩擦，但它不足以带走杯子。
高分子溶液的松弛时间比水大几个数量级，即聚合物分子链来不及响应，所以子弹将它的动量转换给这个“子弹－液体－杯子”体系，从而子弹把杯子带走了。
2. 已知增塑PVC 的Tg 为338K ，Tf 为418K ，流动活化能 ，433K 时的粘度为5Pa. s 。
求此增塑PVC 在338K 和473K 时的粘度各为多大？答：在 围，用WLF 经验方程计算 又因为473K>Tf ，故用Arrhenius 公式计算， 或 3. 溶液的粘度随着温度的升高而下降，高分子溶液的特性粘数在不良溶剂中随温度的升高而升高，怎样理解？答：在常温下，线团密度很大时，随温度升高，线团趋向松解，粘度增高。
在良溶剂中线团密度已经很小，随着温度的升高，线团密度变化不大，粘度降低。
4. 为何同一种高聚物分子量分布宽的较分布窄的易于挤出或注射成型?分子量分布宽的试样的粘度对切变速率更敏感，随切变速率的提高，粘度比窄分布的试样低。
5. 为什么高分子熔体的表观粘度小于其真实粘度？6. 不受外力作用时橡皮筋受热伸长；在恒定外力作用下，受热收缩，试用高弹性热力学理论解释.答：（1）不受外力作用，橡皮筋受热伸长是由于正常的热膨胀现象，本质是分子的热运动。
（2）恒定外力下，受热收缩。
分子链被伸长后倾向于收缩卷曲，加热有利于分子运动，从而利于收缩。
其弹性主要是由熵变引起的，Tds fdl =-中，f ＝定值，所以，0dl T ds f =-< 即收缩，而且随T 增加，收缩增加。
7、在橡胶下悬一砝码，保持外界不变，升温时会发生什么现象？解：橡胶在力（拉力）的作用下产生形变，主要是熵变化，即蜷曲的大分子链在力的作用下变得伸展，构象数减少。
聚合物流变学习试题库完整
1. 一个纸杯装满水置于桌面上，用一发子弹从桌面下部射入杯子，并从杯子的水中穿出，杯子仍位于桌面不动。
如果杯里装的是高聚物溶液，这次子弹把杯子打出8米远，解释之。
答：低分子液体如水的松弛时间是非常短的，它比子弹穿过杯子的时间还要短，因而虽然子弹穿过水那一瞬间有黏性摩擦，但它不足以带走杯子。
高分子溶液的松弛时间比水大几个数量级，即聚合物分子链来不及响应，所以子弹将它的动量转换给这个“子弹－液体－杯子”体系，从而子弹把杯子带走了。
2. 已知增塑PVC 的Tg 为338K ，Tf 为418K ，流动活化能 ，433K 时的粘度为5Pa. s 。
求此增塑PVC 在338K 和473K 时的粘度各为多大？答：在 范围内，用WLF 经验方程计算又因为473K>Tf ，故用Arrhenius 公式计算， 或3. 溶液的粘度随着温度的升高而下降，高分子溶液的特性粘数在不良溶剂中随温度的升高而升高，怎样理解？答：在常温下，线团密度很大时，随温度升高，线团趋向松解，粘度增高。
在良溶剂中线团密度已经很小，随着温度的升高，线团密度变化不大，粘度降低。
4. 为何同一种高聚物分子量分布宽的较分布窄的易于挤出或注射成型?分子量分布宽的试样的粘度对切变速率更敏感，随切变速率的提高，粘度比窄分布的试样131.8-⋅=∆mol kJ E ηC T T g g 100+-3015.11)338433(6.51)338433(44.17log 433-=-+--=g T ηη004.123015.115log log =+=g T ηsPa g T ⋅=∴1210ηRT E e /0ηηη∆=8226.0)43331.81031.8exp()47331.81031.8exp(33)433()473(=⨯⨯⨯⨯=ηηsPa ⋅=⨯=∴1.48226.05)473(η低。
5. 为什么高分子熔体的表观粘度小于其真实粘度？6. 不受外力作用时橡皮筋受热伸长；在恒定外力作用下，受热收缩，试用高弹性热力学理论解释.答：（1）不受外力作用，橡皮筋受热伸长是由于正常的热膨胀现象，本质是分子的热运动。
聚合物流变性能分析考核试卷
B.口模流动
C.熔体破裂
D.聚合物的热稳定性
18.在聚合物流变性能测试中，下列哪种方法用于测定聚合物的弹性模量？（）
A.静态测试法
B.动态测试法
C.稳态流动测试法
D.非稳态流动测试法
19.下列哪种聚合物的流变性能表现为非牛顿流体特性？（）
A.聚乙烯
B.聚丙烯
C.聚氧化乙烯
D.聚异丁烯
20.在流变学中，下列哪种现象表示流体在受到外力作用后，形变随时间逐渐增大？（）
A.填充物
B.增塑剂
C.温度
D.光照13.在非牛顿流体中 Nhomakorabea下列哪种流动形式表现为剪切速率增加时，切应力增加速度变慢？（）
A.牛顿流动
B.假塑性流动
C.随时间变化的流动
D.塑性流动
14.关于聚合物流变性能的说法，下列哪项是错误的？（）
A.高分子材料的黏度与温度有关
B.高分子材料的流动性与分子量有关
C.高分子材料的弹性与分子结构无关
聚合物流变性能分析考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.下列哪种现象属于牛顿流体？（）
A.塑性流动
B.假塑性流动
（）
8.聚合物的流变性能测试中，动态测试法可以用来测定材料的______和损耗模量G"。
（）
9.聚合物在挤出过程中出现的挤出膨胀现象，主要与材料的______性能有关。
（）
10.在流变学中，弹性模量是指材料在受到外力作用后，产生______形变的能力。
聚合物流变学习题库
聚合物流变学习题库1. ⼀个纸杯装满⽔置于桌⾯上，⽤⼀发⼦弹从桌⾯下部射⼊杯⼦，并从杯⼦的⽔中穿出，杯⼦仍位于桌⾯不动。
如果杯⾥装的是⾼聚物溶液，这次⼦弹把杯⼦打出8⽶远，解释之。
答：低分⼦液体如⽔的松弛时间是⾮常短的，它⽐⼦弹穿过杯⼦的时间还要短，因⽽虽然⼦弹穿过⽔那⼀瞬间有黏性摩擦，但它不⾜以带⾛杯⼦。
⾼分⼦溶液的松弛时间⽐⽔⼤⼏个数量级，即聚合物分⼦链来不及响应，所以⼦弹将它的动量转换给这个“⼦弹－液体－杯⼦”体系，从⽽⼦弹把杯⼦带⾛了。
2. 已知增塑PVC 的Tg 为338K ，Tf 为418K ，流动活化能，433K 时的粘度为5Pa. s 。
求此增塑PVC 在338K 和473K 时的粘度各为多⼤答：在范围内，⽤WLF 经验⽅程计算⼜因为473K>Tf ，故⽤Arrhenius 公式计算，或 3. 溶液的粘度随着温度的升⾼⽽下降，⾼分⼦溶液的特性粘数在不良溶剂中随温度的升⾼⽽升⾼，怎样理解答：在常温下，线团密度很⼤时，随温度升⾼，线团趋向松解，粘度增⾼。
在良溶剂中线团密度已经很⼩，随着温度的升⾼，线团密度变化不⼤，粘度降低。
4. 为何同⼀种⾼聚物分⼦量分布宽的较分布窄的易于挤出或注射成型分⼦量分布宽的试样的粘度对切变速率更敏感，随切变速率的提⾼，粘度⽐窄分布的试样低。
5. 为什么⾼分⼦熔体的表观粘度⼩于其真实粘度6. 不受外⼒作⽤时橡⽪筋受热伸长；在恒定外⼒作⽤下，受热收缩，试⽤⾼弹性热⼒学理论解释.答：（1）不受外⼒作⽤，橡⽪筋受热伸长是由于正常的热膨胀现象，本质是分⼦的热运动。
（2）恒定外⼒下，受热收缩。
分⼦链被伸长后倾向于收缩卷曲，加热有利于分⼦运动，从⽽利于收缩。
其弹性主要是由熵变引起的，Tds fdl =-中，f ＝定值，所以，0dl T ds f =-< 即收缩，⽽且随T 增加，收缩增加。
7、在橡胶下悬⼀砝码，保持外界不变，升温时会发⽣什么现象解：橡胶在张⼒（拉⼒）的作⽤下产⽣形变，主要是熵变化，即蜷曲的⼤分⼦链在张⼒的作⽤下变得伸展，构象数减少。
聚合物流变学复习题含参考答案
聚合物流变学复习题含参考答案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。
弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺⼨稳定性。
之所以出现以上的特点，主要原因有：⾼分⼦的流动是通过链段的协同运动来完成的；⾼分⼦的流动不符合⽜顿流体的流动规律。
5、试述温度和剪切速率对聚合物剪切粘度的影响。
并讨论不同柔性的聚合物的剪切粘度对温度和剪切速率的依赖性差异。
答：（⼀）随着温度的升⾼，聚合物分⼦键的相互作⽤⼒减弱，粘度下降。
但是各种聚合物熔体对温度的敏感性不同。
聚合物熔体的⼀个显著特征是具有⾮⽜顿⾏为，其粘度随剪切速率的增加⽽下降。
（⼆）柔性⾼分⼦如PE、POM等，它们的流动活化能较⼩，表观粘度随温度变化不⼤，温度升⾼100℃，表观粘度也下降不了⼀个数量级，故在加⼯中调节流动性时，单靠改变温度是不⾏的，需要改变剪切速率。
否则，温度提得过⾼会造成聚合物降解，从⽽降低制品的质量。
6、试述影响聚合物粘流温度的结构因素。
分⼦链越柔顺，粘流温度越低；⽽分⼦链越刚性，粘流温度越⾼。
⾼分⼦的极性⼤，则粘流温度⾼，分⼦间作⽤越⼤，则粘流温度⾼。
分⼦量分布越宽，粘流温度越低。
.相对分⼦质量愈⼤，位移运动愈不易进⾏，粘流温度就要提⾼。
外⼒增⼤提⾼链段沿外⼒⽅向向前跃迁的⼏率，使分⼦链的重⼼有效地发⽣位移，因此有外⼒对粘流温度的影响，对于选择成型压⼒是很有意义的。
延长外⼒作⽤的时间也有助于⾼分⼦链产⽣粘性流动，增加外⼒作⽤的时间就相当于降低粘流温度。
7、按常识，温度越⾼，橡⽪越软；⽽平衡⾼弹性的特点之⼀却是温度愈⾼，⾼弹平衡模量越⾼。
这两个事实有⽭盾吗？为什么？不⽭盾。
原因：1.温度升⾼，⾼分⼦热运动加剧，分⼦链趋于卷曲构象的倾向更⼤，回缩⼒更⼤，故⾼弹平衡模量越⾼；2.实际形变为⾮理想弹性形变，形变的发展需要⼀定是松弛时间，这个松弛过程在⾼温时⽐较快，⽽低温时较慢，松弛时间较长，如图。
按常识观察到的温度越⾼，橡⽪越软就发⽣在⾮平衡态，即t8、对聚合物熔体的粘性流动曲线划分区域，并说明区域名称及对应的粘度名称，解释区域内现象的产⽣原因。
高物复习题 第九章 聚合物的流变性
第九章聚合物的流变性一、概念1、牛顿流体：2、非牛顿流体：3、假塑性流体：4、表观粘度：5、韦森堡效应（包轴效应）：6、巴拉斯效应（挤出物胀大现象）：二、选择答案1、下列聚合物中，熔体粘度对温度最敏感的是（C ）。
A、PEB、PPC、PCD、PB2、大多数聚合物熔体在剪切流动中表现为（B ）。
A、宾汉流体，B、假塑性流体，C、膨胀性流体，D、牛顿流体3、聚合物的粘流活化能一般与（D ）有关。
A、温度B、切应力C、切变速率D、高分子的柔顺性4、下列四种聚合物中，粘流活化能最大的为（D ）。
A、高密度聚乙烯，B、顺丁橡胶，C、聚二甲基硅氧烷，D、聚苯乙烯5、对于同一种聚合物，在相同的条件下，流动性越好，熔融指数MI越（A ）；材料的耐热性越好，则维卡软化点越（A）。
A、高、高B、低、低C、高、低D、低、高6、下列方法中不能测定聚合物熔体粘度的是：（C ）A、毛细管粘度计B、旋转粘度计C、乌氏粘度计D、落球粘度计三、填空题1、假塑性流体的粘度随应变速率的增大而减小，用幂律方程表示时，n < 1。
2、聚合物熔体的弹性响应包括有维森堡效应，巴拉斯效应与不稳定流动和熔体破裂。
3、对于相同分子量，不同分子量分布的聚合物流体，在低剪切速率下，分子量分布宽的粘度高，在高剪切速率下，分子量分布窄的粘度高。
四、回答下列问题1、就流动性而言，PC对温度更敏感，而PE对切变速率更敏感，为什么？2、示意绘出聚合物熔体在宽切变速率下的流动曲线，并用缠结理论作出解释。
3、为什么涤纶采用熔融纺丝方法，而腈纶却采用湿法纺丝？由于聚丙烯腈的熔点很高（318℃），分解温度（220℃）低于熔点，所以不能用熔融纺丝。
由于聚对苯二甲酸乙二酯的熔点为260~270℃，低于分解温度（约为350℃），可用熔融纺丝。
4、简述聚合物流体产生挤出物胀大效应的原因，以及温度、剪切速率和流道长径比对胀大的影响。
五、计算题1、一种聚合物在加工中劣化，其重均分子量从1×106下降到8×105。
聚合物流变学基础复习课【优质最全版】
1 n=1 n=3 n= ② Hagen-Poiseuille Law
0
在Poiseuille流动中：
（Hagen-Poiseuille Law）
从下图中的已知条件回答问题:该高聚物
零切变速率下的粘度η0=( )10-1 Pa·s, 极 在Couette流动中：
0
-R
R
聚合物熔体加工中切变速率范围
零切变速率下的粘度η0=( )10-1 Pa·s, 极
Bagley(入口) 和Weissenberg(管壁)
(3) Cone and plate flow
r
v
外筒
注意： 外筒旋转
(3) Cone and plate flow
① 速度分布
0
2
2
(4) Torsional flow
① 速度分布
Байду номын сангаас Poiseuille 流动中的流速分布
n=0 n=0.1 n=1 n=3 n=
用毛细管粘度计测定非牛顿流体的粘度,需 进行两项校正:
Bagley(入口) 和Weissenberg(管壁)
幂律定律 触变性和流凝性
聚合物熔体加工中切变速率范围
成型加工方法
切变速率 （s-1）
成型加工方法
切变速率 （s-1 ）
3. 线性粘性流动 剪切流动
ddv, 单位:(S1)
dt dy
牛顿流体
=
粘度的单位:泊(P),1秒•牛顿/米2 换算关系:牛顿/米2 • 1秒=10泊
线性粘性变形的特点
● 变形的时间依赖性 ● 流体变形的不可回复性 ● 能量损失 ● 正比性
流动方式 (1) Poiseuille Flow
聚合物流变学习题参考答案
1 聚合物流变学复习题参考答案一、名词解释（任选 5 小题，每小题 2 分，共 10 分）：1、蠕变：在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象。
应力松弛：在温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。
或应力松弛：在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象.2.端末效应：流体在管子进口端一定区域内剪切流动与收敛流动会产生较大压力降，消耗于粘性液体流动的摩擦以及大分子流动过程的高弹形变，在聚合物流出管子时，高弹形变恢复引起液流膨胀，管子进口端的压力降和出口端的液流膨胀都是与聚合物液体弹性行为有密切联系的现象。
2、时－温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。
3、熔体破裂：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏的现象。
挤出胀大：对粘弹性聚合物熔体流出管口时，液流直径增大膨胀的现象。
4、.熔融指数：在标准熔融指数仪中，先将聚合物加热到一定温度，使其完全熔融，然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出，以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。
5、非牛顿流体：凡不服从牛顿粘性定律的流体。
牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体。
6、假塑性流体：流动很慢时，剪切粘度保持为常数，而随剪切速率或剪切应力的增大，粘度反常地减少——剪切变稀的流体。
膨胀性流体：剪切速率超过某一个临界值后，剪切粘度随剪切速率增大而增大，呈剪切变稠效应，流体表观“体积”略有膨胀的的流体。
7、粘流活化能：在流动过程中，流动单元（即链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。
8、极限粘度η∞：假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度（即在切变速率很高时对应的粘度）。
10、拉伸流动：当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动。
聚合物流变学复习题含参考答案
➢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。
➢弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性。
之所以出现以上的特点，主要原因有：➢高分子的流动是通过链段的协同运动来完成的；➢高分子的流动不符合牛顿流体的流动规律。
5、试述温度和剪切速率对聚合物剪切粘度的影响。
并讨论不同柔性的聚合物的剪切粘度对温度和剪切速率的依赖性差异。
答：（一）随着温度的升高，聚合物分子键的相互作用力减弱，粘度下降。
但是各种聚合物熔体对温度的敏感性不同。
聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为，其粘度随剪切速率的增加而下降。
（二）柔性高分子如PE、POM等，它们的流动活化能较小，表观粘度随温度变化不大，温度升高100℃，表观粘度也下降不了一个数量级，故在加工中调节流动性时，单靠改变温度是不行的，需要改变剪切速率。
否则，温度提得过高会造成聚合物降解，从而降低制品的质量。
6、试述影响聚合物粘流温度的结构因素。
➢分子链越柔顺，粘流温度越低；而分子链越刚性，粘流温度越高。
➢高分子的极性大，则粘流温度高，分子间作用越大，则粘流温度高。
➢分子量分布越宽，粘流温度越低。
➢.相对分子质量愈大，位移运动愈不易进行，粘流温度就要提高。
➢外力增大提高链段沿外力方向向前跃迁的几率，使分子链的重心有效地发生位移，因此有外力对粘流温度的影响，对于选择成型压力是很有意义的。
➢延长外力作用的时间也有助于高分子链产生粘性流动，增加外力作用的时间就相当于降低粘流温度。
7、按常识，温度越高，橡皮越软；而平衡高弹性的特点之一却是温度愈高，高弹平衡模量越高。
这两个事实有矛盾吗？为什么？不矛盾。
原因：1.温度升高，高分子热运动加剧，分子链趋于卷曲构象的倾向更大，回缩力更大，故高弹平衡模量越高；2.实际形变为非理想弹性形变，形变的发展需要一定是松弛时间，这个松弛过程在高温时比较快，而低温时较慢，松弛时间较长，如图。
按常识观察到的温度越高，橡皮越软就发生在非平衡态，即t<tO.8、对聚合物熔体的粘性流动曲线划分区域，并说明区域名称及对应的粘度名称，解释区域内现象的产生原因。
《聚合物流变性》练习题及解答
《聚合物流变学》练习题一、简答题1、简述高分子流变学的定义。
2、简述流变本构方程的定义。
3、简述线性粘性变形的特点。
4、简述假塑性流体粘度随着剪切速率升高而下降的主要原因。
5、相同分子量情况下，为什么短支链的支化高聚物容易流动，长支链的难于流动？6、在聚合物韧性断裂过程中，超过屈服应力后应力一般略有下降，请解释出现这一现象的原因。
二、论述题1、论述聚合物流变行为的特性。
2、画出典型的假塑性非牛顿流体的流动曲线，曲线可以分为那几个区？利用链缠结的观点解释各个区间的剪切速率与粘度的关系。
《聚合物流变学》练习题答案一、简答题1、简述高分子流变学的定义。
高分子流变学是研究高分子及其熔体的变形和流动特性，主要指高分子熔体、高分子溶液，在流动状态下的非线性粘弹行为，以及这种行为与材料结构及其它物理、化学性质的关系。
2、简述流变本构方程的定义。
在不同物理条件下(如温度、压力、湿度、辐射、电磁场等)，以应力、应变和时间的物理变量来定量描述材料状态的方程，叫作流变状态方程或本构方程。
3、简述线性粘性变形的特点。
（1）变形的时间依赖性，（2）流变变形的不可回复性，（3）能量散失，（4）正比性4、简述假塑性流体粘度随着剪切速率升高而下降的主要原因。
聚合物分子链在流场中的取向，使流动阻力减小。
也可以这样说，在流动过程中，分子链构象有变化，即与松弛有关。
此外，剪切速率的增大使影响流动的缠结点解脱，这也是粘度下降的原因之一。
5、相同分子量情况下，为什么短支链的支化高聚物容易流动，长支链的难于流动？具有短支链的分子之间距离大，流动阻力小；具有长支链的分子之间缠结过于严重。
6、在聚合物韧性断裂过程中，超过屈服应力后应力一般略有下降，请解释出现这一现象的原因。
原因可能有两个方面，一方面屈服后链段开始运动，与线弹性变形涉及的键拉伸等变形相比所需应力较小；另一方面是在屈服后试样的截面积变小，达到同一应力所需的作用力就相应较小，而应力应变曲线中的工程应力仍以原始面积计算应力。
5842编号聚合物流变学习题库
1.一个纸杯装满水置于桌面上，用一发子弹从桌面下部射入杯子，并从杯子的水中穿出，杯子仍位于桌面不动。
如果杯里装的是高聚物溶液，这次子弹把杯子打出8米远，解释之。
答：低分子液体如水的松弛时间是非常短的，它比子弹穿过杯子的时间还要短，因而虽然子弹穿过水那一瞬间有黏性摩擦，但它不足以带走杯子。
高分子溶液的松弛时间比水大几个数量级，即聚合物分子链来不及响应，所以子弹将它的动量转换给这个“子弹－液体－杯子”体系，从而子弹把杯子带走了。
2. 已知增塑PVC 的Tg 为338K ，Tf 为418K ，流动活化能，433K 时的粘度为5Pa. s 。
求此增塑PVC 在338K 和473K 时的粘度各为多大？答：在范围内，用WLF 经验方程计算又因为473K>Tf ，故用Arrhenius 公式计算，或3. 溶液的粘度随着温度的升高而下降，高分子溶液的特性粘数在不良溶剂中随温度的升高而升高，怎样理解？答：在常温下，线团密度很大时，随温度升高，线团趋向松解，粘度增高。
在良溶剂中线团密度已经很小，随着温度的升高，线团密度变化不大，粘度降低。
4. 为何同一种高聚物分子量分布宽的较分布窄的易于挤出或注射成型?分子量分布宽的试样的粘度对切变速率更敏感，随切变速率的提高，粘度比窄分布的试样低。
5. 为什么高分子熔体的表观粘度小于其真实粘度？6. 不受外力作用时橡皮筋受热伸长；在恒定外力作用下，受热收缩，试用高弹性热力学理论解释.答：（1）不受外力作用，橡皮筋受热伸长是由于正常的热膨胀现象，本质是分子的热运动。
（2）恒定外力下，受热收缩。
分子链被伸长后倾向于收缩卷曲，加热有利于分子运动，从而利于收缩。
其弹性主要是由熵变引起的，Tds fdl中，f ＝定值，所以，dl T ds f 即收缩，而且随T 增加，收缩增加。
7、在橡胶下悬一砝码，保持外界不变，升温时会发生什么现象？解：橡胶在张力（拉力）的作用下产生形变，主要是熵变化，即蜷曲的大分子链在张力的作用下变得伸展，构象数减少。
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高分子流变学复习题参考答案一、名词解释：1、蠕变：在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象。
应力松弛：在温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。
或应力松弛：在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象。
2、时－温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。
3、熔体破裂：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏的现象。
挤出胀大：对粘弹性聚合物熔体流出管口时，液流直径增大膨胀的现象。
4、.熔融指数：在标准熔融指数仪中，先将聚合物加热到一定温度，使其完全熔融，然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出，以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。
5、非牛顿流体：凡不服从牛顿粘性定律的流体。
牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体。
6、假塑性流体：流动很慢时，剪切粘度保持为常数，而随剪切速率或剪切应力的增大，粘度反常地减少——剪切变稀的流体。
胀塑性流体：剪切速率超过某一个临界值后，剪切粘度随剪切速率增大而增大，呈剪切变稠效应，流体表观“体积”略有膨胀的的流体。
7、粘流活化能：在流动过程中，流动单元（即链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。
8、极限粘度：假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度（即在切变速率很高时对应的粘度）。
9、拉伸流动：当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动。
或拉伸流动：质点速度仅沿流动方向发生变化的流动。
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。
10、法向分量：作用力的方向与作用面垂直即称为应力的法向分量。
剪切分量：作用力的方向与作用面平行即称为应力的剪切分量。
11、粘流态：是指高分子材料处于流动温度（Tf ）和分解温度（Td）之间的一种凝聚态。
12、宾汉流体：在流动前存在一个剪切屈服应力σy。
只有当外界施加的应力超过屈服应力才开始流动的流体。
13、稳定流动：流动状态不随时间而变化的流动。
14、零切黏度——剪切速率趋向于零时的熔体黏度，即流动曲线的初始斜率。
15、非牛顿性指数：幂律公式•=nsKγσ中的n是表征流体偏离牛顿流动的程度的指数，称为非牛顿指数。
16、粘弹性：外力作用下，高聚物材料的形变行为兼有液体粘性和固体弹性的双重特性，其力学性质随时间变化而呈现出不同的力学松弛现象的特性称为粘弹性。
17、表观粘度：与牛顿粘度定义相类比，将非牛顿流体的粘度定义为剪切应力与剪切速率之比，其值称为表观粘度，即••=γγση/)(sa。
二、简答题：1、简述聚合物流变行为的特征是什么？聚合物流变行为的多样性和多元性、聚合物形态对温度和时间的依赖性，是两个表现特性。
聚合物分子结构构象的复杂性是这些特性表现的根本原因。
2、何为粘弹性？为什么聚合物具有明显的粘弹性？举例介绍塑料制品应用和塑料加工中的粘弹性现象？答案1力学性质随时间变化的现象称为力学松弛现象或粘弹性现象，粘弹性现象主要包括蠕变、应力松弛两类静态力学行为和滞后、内耗两类动态力学行为答案2力学行为在通常情况下总是或多或少表现为弹性与粘性相结合的特性，而且弹性与粘性的贡献随外力作用的时间而异，这种特性称之为粘弹性。
粘弹性的本质是由于聚合物分子运动具有松弛特性。
例如塑料雨衣挂在钉子上，由于自身重量作用会慢慢伸长，取下后不能完全恢复。
橡胶松紧带开始使用时感觉比较紧，用过一段时间后越来越松。
3、简述线性弹性变形的特点。
变形小在线性弹性变形中，只涉及聚合物分子中化学键的拉伸、键角变化和键的旋转。
因此，其变形量很小，变形时不涉及链段的运动或整个分子链的位移。
变形无时间依赖性变形是瞬间发生的，且不随时间而变化。
变形在外力移除后完全回复变形能完全回复，且也是瞬时完成的，无时间依赖性。
无能量损失外力在变形时转化成材料的内能贮存起来。
外力释放后，内能释放使材料完全回复。
在整个变形和回复过程中无能量损失。
因此，线性弹性也称为能弹性。
应力与应变成线性关系σ=Eε4、聚合物的粘性流动有何特点?为什么？与低分子物相比，聚合物的粘性流动（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：聚合物熔体流动时，外力作用发生粘性流动，同时表现出可逆的弹性形变。
聚合物的流动并不是高分子链之间的简单滑移，而是运动单元依次跃迁的结果。
它的流变行为强烈地依赖于聚合物本身的结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等外界条件的影响。
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。
弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性。
之所以出现以上的特点，主要原因有：高分子的流动是通过链段的协同运动来完成的；高分子的流动不符合牛顿流体的流动规律。
5、试述温度和剪切速率对聚合物剪切粘度的影响。
并讨论不同柔性的聚合物的剪切粘度对温度和剪切速率的依赖性差异。
答：（一）随着温度的升高，聚合物分子键的相互作用力减弱，粘度下降。
但是各种聚合物熔体对温度的敏感性不同。
聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为，其粘度随剪切速率的增加而下降。
（二）柔性高分子如PE、POM等，它们的流动活化能较小，表观粘度随温度变化不大，温度升高100℃，表观粘度也下降不了一个数量级，故在加工中调节流动性时，单靠改变温度是不行的，需要改变剪切速率。
否则，温度提得过高会造成聚合物降解，从而降低制品的质量。
6、试述影响聚合物粘流温度的结构因素。
分子链越柔顺，粘流温度越低；而分子链越刚性，粘流温度越高。
高分子的极性大，则粘流温度高，分子间作用越大，则粘流温度高。
分子量分布越宽，粘流温度越低。
.相对分子质量愈大，位移运动愈不易进行，粘流温度就要提高。
外力增大提高链段沿外力方向向前跃迁的几率，使分子链的重心有效地发生位移，因此有外力对粘流温度的影响，对于选择成型压力是很有意义的。
延长外力作用的时间也有助于高分子链产生粘性流动，增加外力作用的时间就相当于降低粘流温度。
7、按常识，温度越高，橡皮越软；而平衡高弹性的特点之一却是温度愈高，高弹平衡模量越高。
这两个事实有矛盾吗？为什么？不矛盾。
原因：1.温度升高，高分子热运动加剧，分子链趋于卷曲构象的倾向更大，回缩力更大，故高弹平衡模量越高；2.实际形变为非理想弹性形变，形变的发展需要一定是松弛时间，这个松弛过程在高温时比较快，而低温时较慢，松弛时间较长，如图。
按常识观察到的温度越高，橡皮越软就发生在非平衡态，即t<tO.8、对聚合物熔体的粘性流动曲线划分区域，并说明区域名称及对应的粘度名称，解释区域内现象的产生原因。
第一牛顿区：低剪切速率时, 缠结与解缠结速率处于一个动态平衡, 表观粘度保持恒定, 定为0, 称零切粘度, 类似牛顿流体。
幂律区（假塑区）：剪切速率升高到一定值, 发生构象变化，解缠结速度快, 再缠结速度慢, 流体表观粘度a随剪切速率增加而减小, 即剪切稀化, 呈假塑性行为。
为熔体成型区。
第二牛顿区：剪切速率很高时, 缠结全部破坏, 再缠结困难, 缠结点几乎不存在, 表观粘度再次维持恒定（达最低值）, 称牛顿极限粘度, 又类似牛顿流体行为。
9、为什么实际橡胶弹性中带粘性，高聚物粘性熔体又带弹性？列举它们的具体表现形式。
如何减少橡胶的粘性?在挤出成型中如何减小成型制品中的弹性成分？实际橡胶弹性中带粘性的原因：构象改变时需要克服摩擦力。
高聚物粘性熔体又带弹性的原因：分子链质心的迁移是通过链段的分段运动实现的，链段的运动会带来构象的变化。
它们的具体表现形式：橡胶拉伸断裂后有永久残余应变；橡胶快速拉伸会放热；挤出胀大等。
减少橡胶的粘性：适度交联。
大挤出成型中减少成型制品中的弹性成分：提高熔体温度；降低挤出速率；增加口模长径比；降低分子量，特别要减少分子量分布中的高分子量尾端。
10.熔融指数与相对分子质量有什么关系，简述之。
解：高聚物相对分子质量大小对其黏性流动影响极大。
相对分子质量增加，使分子间的作用力增大，显然会增加它的黏度，从而熔融指数（MI）就小。
而且相对分子质量的缓慢增大，将导致表观黏度的急剧增加和MI的迅速下降。
11、简述聚合物熔体和溶液的普适流动曲线，说明η0和η∞的含义并以分子链缠结的观点给以解释。
聚合物熔体和溶液的普适流动曲线将流体流动分为三个区域，第一牛顿区，假塑性区和第二牛顿区。
从该曲线可以看出各区内剪切粘度与剪切速率的关系。
第一牛顿区：低剪切速率时, 缠结与解缠结速率处于一个动态平衡, 表观粘度保持恒定, 定为0, 称零切粘度, 类似牛顿流体。
剪切速率升高到一定值, 发生构象变化，解缠结速度快, 再缠结速度慢, 流体表观粘度a随剪切速率增加而减小, 即剪切稀化, 呈假塑性行为。
为熔体成型区。
剪切速率很高时, 缠结全部破坏, 再缠结困难, 缠结点几乎不存在, 表观粘度再次维持恒定（达最低值）, 称牛顿极限粘度, , 又类似牛顿流体行为。
12. 解释为什么高速行驶中的汽车内胎易爆破.解：汽车高速行驶时，作用力频率很高，Tg上升，从而使橡胶的Tg接近或高于室温。
内胎处于玻璃态自然易于爆破。
13、高聚物熔体产生弹性效应的本质是什么？高聚物熔体在外力作用下进行粘性流动，流动的同时会伴随一定量的高弹形变，这部分高弹形变是可逆的，外力消失以后，高分子链又蜷曲起来，因而整个形变要恢复一部分。
14、高聚物熔体弹性效应有哪些表现？它们对高聚物制品的性能各有什么影响？不稳定流动和熔体破裂现象实验表明，高分子熔体从口模挤出时，当挤出速率（或剪切应力）超过某一临界剪切速率（或临界剪切应力τc），容易出现弹性湍流，导致流动不稳定，挤出物表面粗糙，失去光泽，类似于橘子皮。
随挤出速率进一步增大，先后出现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、螺旋形畸变，最后导致完全无规则的熔体破裂。
挤出胀大现象是高分子液体具有弹性的典型表现。
从弹性形变角度看，熔体在进入口模前的入口区受到强烈拉伸作用，发生弹性形变。
这种形变虽然在口模内部流动时得到部分松弛，但由于高分子材料的松弛时间一般较长，直到口模出口处仍有部分保留，于是在挤出口模失去约束后，发生弹性恢复，使挤出物胀大。
无管虹吸效应该现象也与高分子液体的弹性行为有关。
液体的这种弹性使之容易产生拉伸流动，拉伸液流的自由表面相当稳定，因而能够产生稳定的连续拉伸形变，具有良好的纺丝和成膜能力。
15、何为挤出胀大现象？举例说明减少胀大比的措施。
①液体流出管口时，液流的直径并不等于管子出口端直径，对粘弹性聚合物熔体，液流直径增大膨胀。
②挤出温度升高，或挤出速度下降，或体系中加入填料而导致高分子熔体弹性形变减少时，挤出胀大现象明显减轻，从而使胀大比减少。