聚合物流变学基础知识
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。
5第五章 聚合物流变学基础
压力的影响
体积的压缩
自由体积的减少
分子间距离缩小
流体粘度增加，流动性降低
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压力的影响
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单纯通过压力来提高聚合物的流 动性是不恰当的。过大的压力会 造成功率消耗过大和设备的磨损， 甚至使塑料熔体变得象固体而不 能流动，不易成型。
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对聚合物流体而言，压力的增加相当于温度的 降低。称为“压力-温度等效性” 利用换算因子来确定产生同样熔体粘度所施 加的压力相当的温降。 换算因子：
剪切速率的影响 温度的影响 压力的影响 分子结构的影响 添加剂的影响
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剪切速率的影响
聚合物熔体具有非牛顿行为，其粘度随剪 切速率的增加而下降 不同聚合物熔体在流动过程中，随剪切速 率的增加，粘度下降的程度不同
一般橡胶对剪切速率的敏感性比塑料大
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聚合物熔体的剪切速率依赖性很大，例如 PMMA的熔体在6个数量级的剪切速率变化 时其粘度可下降三个数量级。再加上其粘度 的温度依赖性，聚合物熔体在加工过程中其 粘度的变化范围很大。
③膨胀性流体
定义： 表观粘度随剪切应力(或剪切速率)的增加而增加。 膨胀性流体的流动曲线也不是线性的，而且也不存在屈服 应力。 属于膨胀性流体行为的流动大多数为固体含量高的悬乳液， 如处于高剪切速率下的聚氯乙烯高浓度的悬浮溶液的流动 行为。还有玉米粉、糖溶液、湿沙和某些高浓度的粉末悬 浮液等。
膨胀性流体流动行为的解释： 悬乳液在静态时，体系中的固体颗粒空隙 最小，流体只能勉强充满其中的空间，但施加 低剪切应力(剪切速率小)时，流体充当固体颗 粒间的润滑剂，表观粘度不高； 但剪切速率很大时，固体颗粒的紧密堆积 就被破坏，体系体积有些膨胀，流体不能充满 所有的空隙，润滑作用受到了限制，流动内摩 擦阻力增加，表观粘度随之增大。
聚合物流变学基础
名词解释动态力学性能：材料在交变力场作用下的力学性能。
爬杆现象：法向应力超过了离心力就将流体沿旋转轴向上推。
挤出膨胀：聚合物熔体经口模挤出后，其断面膨胀，大于口模的断面。
无管虹吸：对牛顿型流体，当虹吸管提高到离开液面时，虹吸现象立即终止。
对高分子液体，如聚异丁烯的汽油溶液或聚醣在水中的微凝胶体系，当虹吸管升离液面后，杯中的液体仍能源源不断地从虹吸管流出，这种现象称无管虹吸效应。
临界分子量：聚合物的性质随分子量的增加或减少，变化规律发生转折所对应的分子量。
蠕变实验：在不同的材料上瞬时地加上一个应力并保持恒定，然后观察各种材料的应变随时间的变化的实验。
应力松弛实验：使材料试样瞬时产生一个应变，保持恒定，然后观察应力随时间的变化的实验。
涂-4杯：国内应用最广泛的一种粘度杯，按GB/T 1723-93设计，适用于测量涂料及其它相关产品的条件粘度。
圆管中的稳定层流：流体仅沿着z轴方向在一根细管中流动，且每个质点的流动速度不随时间变化。
Couette流动：在外圆筒与内圆筒之间环形部分内的流体中的任一质点仅围绕着内外管的轴以角度ω作圆周运动，没有沿Z或Y方向流动。
锥板流动：发生在一个圆锥与一个圆盘之间，圆盘与平板之间的夹角很小，一般小于4度，在流动中，剪切面为具有相同θ坐标的圆锥面，速度梯度为θ方向，流体流动的方向为ψ方向。
进口效应：由于毛细管很细，压力传感器不能设置在毛细管壁上，它只可设在毛细管进口处的机筒内，这样测得的压力来计算粘度会偏高。
边缘效应：部分转矩被消耗在产生这种在边缘上的复杂流动上而造成的误差。
塑性：某些聚合物流体在受较低应力时像固体一样，只发生弹性形变而不流动，只有当外力超过某临界值σy（屈服应力）时，它会发生流动，网络被破坏，固体变为液体。
假塑性：粘度随剪切速率的增大而下降的性质。
膨胀性：粘度随剪切速率的增大而增大的性质。
触变性：凝胶结构的形成和破坏的能力。
剪切稀化：粘度随剪切速率的增大而下降的性质。
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
聚合物流变学基础PPT课件
小结：
影响流变性能的因素 高分子材料弹性的表现 流变性能对高分子材料成型加工的指导
45
个人观点供参考，欢迎讨论
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产生入口效应的原因：
(a)速度重排:熔体在大小管内速度是不等的， 为了调整速度要消耗一定的压力降。
(b)弹性效应：熔体由大管流向小管，必须变形以适 应新的流道。聚合物具有弹性，对变形具有抵抗 能力，因此造成能量消耗，即消耗适当的应力降。 以上两种原因使压力降与计算式中的压力降不符， 一般以加大长度的办法来调整压力降造成的能量 损失（根据流量计算式） L改为L+3D符合实际。
2
影响粘度最重要的两个因素：温度与剪切
温度 剪切
0eE/RT 影响本质是运动能力
a Kn1 影响本质是熵回复
故 柔性分子链对剪切敏感 刚性分子链对温度敏感
3
剪切速率
A-LDPE B-乙丙高聚物 C-PMMA D-甲醛高聚物 E-尼龙66
4
பைடு நூலகம்
温度
5
压力
聚合物由于具有长链结构和分子内旋转，产生空 洞较多，即所谓的“自由体积”。所以在加工温度下 的压缩性比普通流体大得多。
A
C B
D
E
21
不同温度对XLPE交联反应的影响
22
粘度测量过程图
23
德国哈克转矩流变仪
24
不同配方共混料的粘度曲线
25
3 弹性表现
在生产过程中,经常见到：制品表面无光泽、麻面 或波纹，严重时出现裂纹，制品质量不合格，其 原因是聚合物流动过程中产生的，我们称它为流 动缺陷，这是工艺条件、制品设计、设备和原料 选择不当等造成的。
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出口效应（Brass效应）
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。
聚合物加工课件-流变行为.全解
3.2 聚合物熔体的流变行为
3.2.1 应力和应变的类型
材料在拉伸作用下产生的形变称为拉伸应变，也称相对伸 长率（e）。 F
A0
A
l0
Dl
l
简单拉伸示意图
F
拉伸应力 = F / A0
（A0为材料的起始截面积）
拉伸应变（相对伸长率）e = （l - l0）/l0 = △l / l0
简单剪切(shearing)
总结
前四种模式表示高聚物在一定条件下表现出的性状:线性 弹性适于温度＜玻璃化温度的聚合物和高度交联的聚合物;非 线性弹性适于温度＞玻璃化温度时部分交联的聚合物;前者指 应力与应变的关系是瞬间发生的,以后不随时间而变化;后者 则在达到平衡应变后,不再随时间变化. 线性和非线性粘性粘性适于高聚物溶液及高聚物熔体,实质 上a高聚物有多重运动单元往往在外场作用同时表现出弹性和粘 性 b应充分考虑分子运动单元的运动时间依赖性. 一般情况下,高聚物用粘弹性表示,应力较小时,用线性粘弹 性表示;而应力大时,则为非线性粘弹性.
体破裂现象的出现，所以通常都使收敛角α＜10º 。
拖曳流动：液体流动的管道或口模的一部分能以一定 的速度和规律进行运动(相对于静止部分)，则聚合物 将随管道和口模的运动部分产生拖曳流动，它是一种 剪切流动，压力降及流速分布受运动部分的影响。
聚合物液体在挤出机螺杆槽与料筒壁所构成的矩形通 道中的流动或在挤出线缆包复物环形口模中的流动就是典
二、线性粘性流动(牛顿流体)
牛顿流动定律：τ = η 牛顿流体：符合牛顿流动定律的 流体 如：水、甘油 粘度为流体发生单位速度梯 度时单位面积上所受到的剪切力。 反映了液体分子间的相互作用而 产生的流动阻力，即内摩擦力的 大小。
聚合物流变学知识点总结
聚合物流变学知识点总结一、聚合物的结构1. 聚合物的结构聚合物是由大量重复单体组成的高分子化合物，它的结构可以分为线性聚合物、支化聚合物和交联聚合物三种类型。
线性聚合物是由单一的链状分子组成，支化聚合物是具有分支结构的聚合物，而交联聚合物则是由互相交联的聚合物链构成的。
2. 聚合物的结构对流变性质的影响聚合物的分子结构对其流变性质有着重要的影响。
例如，线性聚合物的流变行为往往比较简单，而支化聚合物和交联聚合物因为其分子结构的复杂性而表现出更加复杂的流变行为。
3. 聚合物的分子量聚合物的分子量也是影响其流变性质的重要因素。
分子量越高，聚合物越倾向于呈现出固态的性质，例如高分子量的聚合物会表现出较高的粘度和内聚力。
4. 聚合物的形状聚合物的形状对其流变性质也有一定的影响。
例如，球形分子的聚合物在流动状态下会表现出不同于线性分子的流变行为。
二、聚合物的流变性质1. 聚合物的黏度聚合物的黏度是其在流动状态下对外部应变的抵抗力，是衡量聚合物流变性质的重要指标。
由于聚合物的复杂分子结构和内聚力，其黏度通常会随着应变速率的增加而增加，呈现出剪切稀化的特性。
2. 聚合物的弹性聚合物的弹性是指其在受力后能够恢复原状的能力。
在流变学中，弹性通常用弹性模量来描述，高分子链的可延展性和排列状态会影响聚合物的弹性模量。
3. 聚合物的流变型态聚合物在流变过程中可能会呈现出多种类型的流变行为，包括牛顿型流体、剪切稀化型流体、剪切增稠型流体等。
4. 聚合物的剪切稀化和剪切增稠在流变过程中，聚合物通常会表现出剪切稀化和剪切增稠的特性。
剪切稀化是指在剪切应力作用下，聚合物的黏度随着应变速率的增加而减小；而剪切增稠则是指聚合物的黏度随着应变速率的增加而增加。
三、流变学测试方法1. 平行板流变仪平行板流变仪是用于测定聚合物流变性质的常用实验仪器，它通过施加不同频率和幅值的应力来测量聚合物的黏度和弹性等性质。
2. 旋转流变仪旋转流变仪是另一种常用的流变学测试设备，它通过旋转圆盘或圆柱的方式来施加剪切应力，测量聚合物的流变性质。
高分子加工工艺第四章聚合物流变学基础优选PPT课件
通常所见的塑料熔体粘度范围为：10～107Pa.s，分散体的 粘度约在1Pa.s左右。
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： l dllnl
l l0
l0
拉伸应变速率：
（ⅰ）牛顿流体，其流动行为称为牛顿型流动； （ⅱ）非牛顿流体，其流动行为称为非牛顿型流动。
4.2 剪切粘度和非牛顿流动
一、基本流动类型
聚合物流体由于在成型条件下的流速、外部作用力形式、流 道几何形状和热量传递等情况的不同，可表现出不同的流动
类型。
1、层流与湍流
（1）层流流体流动的特点： 液体主体的流动是按照许多彼此平行的流层进行的； 同一流层之间的各点速度彼此相同； 各层之间的速度不一定相等，各层之间无可见的扰动。
第二流动区，也称假塑性区或非牛顿区。 ✓聚合物流体在这一区的剪切速率范围内的流动与假塑 性流体的流变行为相近； ✓表观粘度应随剪切速率的增大而减小，这种现象常称 为“切力变稀”。 ✓在剪切速率变化不大的区段内仍可将流动曲线当作直 线处理。
塑料的主要成型技术多在这一流动区所对应的剪切速率范围 内进行成型操作。
（3）膨胀性流体
流动曲线：非直线的 ，斜率先逐渐变小而后又逐渐变大的 曲线，也不存在屈服应力。 表观粘度会随剪切应力的增加而上升。即：剪切变稠。 如：固体含量高的悬浮液、较高剪切速率下的PVC糊塑料， 胶乳，高聚物填料体系。
（4）幂律函数方程
描述假塑性和膨胀性的非牛顿流体的流变行为，可用下
式描述：
3、等温流动和非等温流动
等温流动，是指在流体各处的温度保持不变情况下的流动。 在等温流动的情况下，流体与外界可以进行热量传递，但 传入和传出的热量应保持相等。
聚合物流变学复习资料
1.流变学是研究材料流动和变形的科学2.流体黏度就是分子间的内摩擦力的宏观度量。
是流体体内部抵抗流动的阻力，用流体的剪切应力与剪切速率之比表示。
剪切变形：具有横向速度梯度场的流动。
拉伸变形：具有纵向速度梯度场的流动3.和应力历史无关的非牛顿流体称为广义牛顿流体，它包含三种：假塑性流体:(n＜1）其黏度随剪切速率增加而减小（剪切变稀），大多数聚合物浓溶液都属于这一流体。
膨胀性流体：(n＞1）在定常态剪切流动中，起黏度随剪切速率增加而增加（剪切增稠），再加入大量填充剂的体系和某些聚氯乙烯糊能见到这种流体。
宾汉流体：细砂的悬浮液，泥浆、牙膏，唇膏，棒状发蜡，无水油滑霜，粉底霜和胭脂等。
4.有时效的非牛顿流体：1）.触变流体：在恒定的剪切速率下，其黏度随剪切作用时间的增加而降低。
涂料、印刷油墨、番茄酱2）.震凝流体：在恒定的剪切速率下，其黏度随剪切作用时间的增加而增大。
如碱性的丁腈橡胶的乳液悬浮液3）.黏弹性流体：兼具有黏性和弹性效应的流体，其力学行为可用黏性和弹性两种来组合表达。
5.幂律方程:n为流动指数 k为稠度 n=1牛顿流体 n<1，为假塑性流体 n>1，为膨胀流体。
7.剪切敏感小的聚合物：聚碳酸酯（PC）、聚砜、共聚甲醛（PA）、聚酰胺（POM）剪切敏感大的聚合物：聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)8. 对温度敏感: PS、PC、PMMA等。
对温度不太敏感: PE、PP、POM等；对高密度聚乙烯、聚丙烯、共聚甲醛，升高温度引起熔体黏度下降程度较小；对聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯，温度升高会使熔体黏度有较大的下降。
9、相对分子质量分布宽的聚合物熔体比窄的有更大的剪切敏感性，长支链越多，剪切敏感性越大。
1.聚氯乙烯的凝胶化：低温下，在热和剪切作用下颗粒崩解成初级粒子；随着温度的升高，初级粒子受到剪切作用而被粉碎，当温度更高时，初级粒子全部被粉碎，晶体熔化，边界消失，形成三维网络的过程。
《聚合物的流变性》课件
指聚合物与溶剂混合形成的流体体系。
2 聚合物高分子溶液的流变行为
聚合物高分子溶液在剪切作用下表现出复杂的流变性质。
八、聚合物的流变行为与化学结构的相关性
1 聚合物化学结构对流变行为的影响
聚合物的分子结构直接影响其流变行为和性 质。
2 聚合物流变行为的调控
通过调整聚合物的化学结构可以改变其流变 性质，实现特定的应用需求。
剪切测试
通过施加剪切力来测量聚合物的 流变性。
动态测试
通过施加动态加载来测量聚合物 的流变性。
六、非牛顿流体的流变学
1 什么是非牛顿流体？
非牛顿流体的黏度随剪切速率或剪切应力的变化而变化。
2 聚合物的非牛顿流变性
聚合物在不同条件下表现出非线性、时间依赖等多种复杂的流变行为。
七、聚合物高分子溶液的流变学
《聚合物的流变性》PPT 课件
通过学习《聚合物的流变性》PPT课件，了解聚合物的流变性质以及其在不同 领域中的应用，为您提供全方位的知识与见解。让我们一起探索这个引人入 胜的主题吧！
一、聚合物概述
1 什么是聚合物？
聚合物是由大量重复单元结合而成的高分子 化合物，具有多样的结构和性质。
2 聚合物的种类
聚合物种类繁多，包括塑料、橡胶、纤维等， 广泛应用于各个领域。
二、聚合物的流变性定义及原理
1 什么是聚合物的流变性？
聚合物的流变性是指其在受力下发生形变和流动的能力。
2 聚合物流变性的原理
聚合物流变性的原理涉及分子间相互作用、链段的运动和排列等因素。
三、聚合物流变学的分类
剪切流变学
研究聚合物在不同剪切速率下的变形和流动行为。
2 药物输送的控制
6.3聚合物的粘性流动----聚合物流变学基础
.
const
5
2、非牛顿流体：粘度ηa
许多液体包括聚合物的熔体和浓溶液， 聚合物分散体系(如胶乳)以及填充体系等 并不符合牛顿流动定律，这类液体统称 为非牛顿流体。
. n1
a K
表观粘度与形变速率有关
根据流动曲线的特征，非牛顿流体有如下几种类型：
1.宾汉塑性体
2.假塑性流体
高聚物流体
弹性：分子链构象不断变化
粘性：流动中分子链相对移动 —— 非牛顿流体
= K&n
K, n = const.
n = 1, 牛顿流体 n > 1, 膨胀性流体 n < 1, 假塑性流体
n与1相差越大, 偏 离牛顿流体的程 度越强
9
表现粘度随时间变化：
D
触变体：η随t而增加而减小； 内部物理结构的破坏； 胶冻，油漆、有炭黑的橡胶。
模孔入口处流线收敛，在流动 方向产生速度梯度，因而高分 子熔体在拉力下产生拉伸弹性 形变，当口模较短时，这部分 形变来不及完全松弛掉，出口 模时要回复
熔体在口模中流动时有法向应 力差，由此产生的弹性形变在 出口模后也要回复
挤出胀大现象 胀大比
die
B Dmax D0
34
9.4.3 不稳定流动（熔体破裂）
3.膨胀性流体
6
宾汉（Binghann）塑性体
宾汉塑性体
牛顿流体 y
y
特征：当切应力小于临界值 y （也即屈服应力）时，
根本不流动，其形变行为类似于虎克弹性体
符合这种规律的流动称为塑性流动或宾汉流动。许多含填
料的高聚物体系（PVC塑料）就属宾汉塑性体。油漆，沥
青以及大多数聚合物在良溶剂中的浓溶液都属于宾汉体。
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聚合物流变学基础知识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，随剪切力增加而变稀。
与低分子物相比，聚合物的粘性流淌〔流变行为，要紧是指聚合物熔体，而不包括聚合物溶液〕具有如下特点：〔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简单滑移，而是运动单元依次跃迁的结果。
〔3〕它的流变行为强烈地依靠于聚合物本身的结构、分子量及其分布、温度、压力、时刻、作用力的性质和大小等外界条件的阻碍。
〔4〕绝大数高分子成型加工差不多上粘流态下加工的，如挤出，注射，吹塑等。
〔5〕弹性形变及其后的松驰阻碍制品的外观，尺寸稳固性。
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(dvx/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．现在流体为牛顿流体；②当η<1时，为假塑性或剪切变稀流体；③当η>l时，为膨胀塑性或剪切增稠流体；④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。
因为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，剪切速率的增加比剪切应力增加的快，同时不存在屈服应力，流体特点是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低。
4.在宽广的剪切速率范畴内，聚合物流体的剪切应力与剪切速率之间的关系会显现如何样的变化？答：当塑料熔体按上述情形在等截面圆管内流淌时,它所受剪切应力和真正剪切速率之间应存在如式所示的关系.规定圆管的半径为R,管长为L,因此在任意半径r处所受剪切应力即为:式中P代表圆管两端的压力降.从一样液体在导管内流淌的情形知,在管壁处的流淌速度为零.即Vr=R=0,只是聚合物熔体流淌时并不为零.由于它产生的效应不大,因此依旧认为它是零.将上述两式合并求其积分,得液体在任意半径处的流速Vr为:5.简述聚合物的相对分子质量与其熔体黏性的关系。
答：高聚物相对分子质量大小对其黏性流淌阻碍极大。
相对分子质量增加,使分子间的作用力增大，非牛顿型流淌行为越强。
明显会增加它的黏度,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。
6.试述温度对聚合物熔体黏性的阻碍。
答：关于聚合物熔体，温度是阻碍活化能的。
活化能是分子链流淌时用于克服分子间作用力，以便更换位置所需要的能量，即没摩尔运动单元流淌时所需要的能量。
故活化能越大，黏度对温度越为敏锐，温度升高时，其年度下降越明显。
7.聚合物熔体在剪切流淌过程中有那些弹性表现形式？在成形过程中能够采取那些措施来减少弹性表现对制品质量的不良阻碍？答：有入口效应离模膨胀熔体破裂措施：稳固压力降，提高温度，减少剪切应力，增加温度下的流淌时刻，均化塑料结构，降低其流淌的非牛顿性。
8.聚合物熔体的离模膨胀产生的缘故是什么？分析阻碍因素。
在生产工艺和机械设计上采取那些措施以确保挤出物尺寸的稳固性？答：一样在挤出过程中,处于熔体状态的高分子链经取向和拉伸作用,分子处于应力状态.然而离开口模后,分子应力开释,分子链径向回缩,与流淌方向垂直的方向〝变胖〞,也确实是所谓的离模膨胀。
阻碍因素:①当口模的长径比一定时，膨胀比B随剪切速率增加而增大。
②在低于临界剪切速率的一定剪切速率下，离模膨胀比B随温度升高而降低。
③在低于发生熔体破裂的临界剪切速率下，离模膨胀比B随剪切应力的增加而增大。
④当剪切速率恒定时，离模膨胀比B随口模长径比L/D的增大而降低。
⑤离模膨胀随熔体在口模内停留时刻城指数关系减小。
⑥离模膨胀随聚合物的结构和品种不同而异。
⑦离模膨胀与口模的入口的几何结构无关。
9.何谓〝鲨鱼皮症〞试述其产生的机理。
答:鲨鱼皮症状的缘故注意是由于熔体流淌时在口模壁上滑移和口模对挤出物产生周期性拉伸作用。
而且存在一个临界剪切速率，表观临界剪切速率口沫半径Ｒ的乘积是常数。
这就意味着，口模径向尺寸越大，其临界速率较低些，易产生〝鲨鱼皮症〞。
10.简述熔体破裂的因素。
试分析塑料熔体在注射冲模流淌工程中产生熔体破裂的缘故及对制品质量的阻碍。
在生产上应采取什么措施幸免显现熔体破裂现象？答：〔１〕发生不稳固流淌现象所确定的临界剪切应力105Pa数量级，并随着温度的增加而约有增加。
〔２〕口模流道的收敛角对临界剪切速率的阻碍较大。
〔３〕临界剪切速率随口模长径比Ｌ／Ｄ的增加而增大。
〔４〕尽管口模工作表面的粗糙度对熔体破裂的发生并无阻碍，但却受到口模制造材料的阻碍。
〔５〕临界剪切应力依靠于重均相对分子质量，但与相对分子质量无关。
〔６〕临界剪切速率随相对分子质量的增加而降低。
缘故：〔１〕鲨鱼皮症状的弹性形变〔２〕熔体中弹性复原引起的阻碍：在离开口模的弹性复原不同引起熔体爆裂措施：依照熔体破裂因素采取相印方法，分析熔体的弹性等情形采纳有效的方法。
11.有那些因素阻碍拉伸黏度？如何阻碍？答：〔１〕拉伸应力速率的阻碍。
拉伸黏度随拉伸应变速率的增加而增加缘故是大分子链的取向伸直、平行排列的分子较无序排列的分子具有较强的抗拉伸性。
〔２〕聚合物的分子结构。
有拉伸黏度随拉伸应力增大而增大的拉伸变硬和变小的拉伸变稀两个现象。
〔３〕双轴拉伸。
在Ｘ和Ｙ轴拉伸形变不同。
对牛顿流体，双轴拉伸的黏度是单轴的２倍。
12.综合论述聚合物的流变性质对其成型加工有何指导意义。
答；不可压缩；等温流淌；在流道壁上的速度为零；流体黏度不随时刻变化。
高分子的流淌通过链段的位移而完成。
高分子流淌不是整个大分子链的迁移，而是通过链段相继跃迁而实现的。
类似蚯蚓的蠕动。
跃迁不需大的空穴，而有如链段大小的空穴即能够了，此外链段又称为流淌单元，尺寸约含有几十个主链碳原子。
度不随剪切应力和剪切速率大小而改变，始终为常数，为牛顿流体(Newtonian fluid)，包括了低分子溶液、高分子稀溶液。
不符合牛顿流体公式的流体，成为非牛顿流体。
其中，流变行为与时刻无关的流体包括：假塑性流体；胀塑性流体；宾汉流体。
低分子流淌，产生的形变，完全不可逆的；高分子的流淌，形变：一部分不可逆的；一部分是可逆的：高分子流淌不是高分子链段简单的滑移，而是链段分段运动的结果，在外力作用下，分子链沿着外力的方向舒展，即一定量高弹形变，该部分可逆；外力消逝后，又蜷曲，形变复原一部分。
复原为放松过程：分子链柔顺，复原快；温度高，那么复原快。
分子链柔顺性：好时，那么内旋转位垒低，流淌单元的链段就短，在较低的温度下即可发生粘性流淌。
分子间作用力：小，在较低温度下可产生分子相对位移，如PS〔112-146℃〕。
大：粘流温度高，如PVC的粘流温度〔165-190℃〕零剪切时，，为零切粘度。
假塑区：中等剪切速率区，是一段反S的曲线，斜率，该区域的表观粘度为曲线上一点引斜率为1的直线与的直线相交点。
通常高分子的成型所受的剪切速率处于该区域，增大，减少。
第二牛顿区：为高剪切速率区，一样实验室达不到该区域，因为未达到该区域的值前，已显现不稳固流淌，斜率为1，直线外推至直线所得为粘度五章高分子材料混合与制备1.物料的混合有哪三种差不多运动形式？聚合物成型时熔融过程的混合以哪一种运动形式为主？什么缘故？答：分子扩散；涡流扩散；体积扩散。
以涡流扩散为主，因为熔体与熔体的混合不是靠分子扩散和体积扩散来实现的，在加工中，由于物料的运动速度达不到杂流，而且黏度又高，因此要熔体的流速专门高，势必要对聚合物施加极高的剪切速率。
2.什么是〝非分散混合〞，什么是〝分散混合〞，两者各要紧通过何种物料运动和混合操作来实现？答：非分散混合：在混合中仅增加粒子在混合物中空间分布平均性而不减小粒子初始尺寸的过程。
通过对流来实现的能够通过赛形流淌和不需要物料连续变形的简单体积排列和置换得到。
分散混合：在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分平均性的混合过程。
靠剪切应力和拉伸应力实现的。
3.什么缘故评定固体物料的混合状态时不仅要比较取样中各组份的比率与总体比率的差异大小而且还要考察混合料的分散程度？答：有粗粉、细粉、混合不行的三种情形。
三种混合料中两组分的分散程度来看。
判定物料的混合状态时，还必须考虑各组份的分散程度。
分散程度指混合体系中各个混入组分的粒子在混合后的破裂程度，破裂度大，粒径小，其分散程度就高，反之不行。
分散程度能够用同一组分的相邻粒子间平均距离来描述，距离越短，分散程度越好。
粒子的体积越小，或混合时不断减小粒子的体积，那么平均程度越高。
4.温度对生胶塑炼有何阻碍？什么缘故天然橡胶在115o C时塑炼成效最差？答：生胶的塑炼分为高温塑炼与低温塑炼。
密炼机和螺杆塑炼机的塑炼温度都在100摄氏度以上，属于高温塑炼。
开炼机塑炼温度在100摄氏度以下，属于低温塑炼。
在机械塑炼中，能促使大分子链断裂破坏的因素有：机械力作用，氧化裂解作用，热裂解和热活化作用，化学塑节剂的化学作用以及静电荷臭氧的作用。
当在低温塑炼的时候，也确实是在开炼机塑炼的时候，要紧是机械力来进行塑炼的。
那个时候氧的作用是专门小的，因为它是在低温的情形下。
当天然橡胶在115摄氏度的时候，它的机械力作用是最小的时候，氧化裂解的作用也是最小的时候。
也确实是说，115摄氏度关于塑炼来说是一个专门尴尬的温度，正好是机械力最小，含氧量最小的时候。
因此那个时候的塑炼成效是最差的。
当温度提上来的时候，含氧量就增高了，那时候塑炼成效又会好起来！5.天然橡胶的低温机械塑炼的目的及其原理与聚氯乙烯塑炼中添加邻苯二甲酸二丁脂的目的及其原理有何异同？答：开炼机塑炼温度在100摄氏度以下，属于低温塑炼。
在机械塑炼中，能促使大分子链断裂破坏的因素有：机械力作用，氧化裂解作用，热裂解和热活化作用，化学塑节剂的化学作用以及静电荷臭氧的作用。
当在低温塑炼的时候，也确实是在开炼机塑炼的时候，要紧是机械力来进行塑炼的。
那个时候氧的作用是专门小的，因为它是在低温的情形下。
正好是机械力最小，含氧量最小的时候。
因此那个时候的塑炼成效是最差的。
当温度提上来的时候，含氧量就增高了，那时候塑炼成效又会好起来！都为了降低生胶的弹性，增加可塑性，获得适当的流淌性，是混合分散平均，能专门好的塑炼，满足成型工艺要求。