聚合物流变学基础复习题
聚合物流变学基础复习题
聚合物流变学基础复习题动态力学性能：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速度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，只有当外力超过某个临界值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。
聚合物流变知识学知识题目整合
聚合物流变知识学知识题目整合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。
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(η5. 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。
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
高物复习题第九章聚合物的流变性Word版
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。
聚合物材料加工流变学复习资料
聚合物材料加工流变学复习资料2010-06-02 21 ：00：59 阅读165 评论0 字号：中流变学：是研究材料流动及变形规律的科学。
熔融指数：热塑性塑料在一左温度和压力下，熔体在十分钟内通过标准毛细管的重量值。
表观剪切黏度：聚合物流变曲线上某一点的剪切应力与剪切速率之比牛顿流体：指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。
可回复形变：在一左时间内维持该形变保持恒左，而后撤去外力，使形变自然恢复，发现只有一部分形变得到恢复，另一部分则作为永久变形保留下来，其中可恢复形变量Sr表征流体在形变过程中储存弹性能的大小。
第2光滑挤出区：剪切速率持续升高，当达到第二临界剪切速率后，流变曲线跌落，然后再继续发展，挤出物表面可能又变得光滑，这一区域称为第二光滑挤出区。
冷冻皮层：实际上熔体进入冷模后，贴近模壁的熔体很快凝固，速度锐减，形成冷冻皮层，使熔体流道宽度Z下降。
法向应力效应：聚合物材料在口模流动中，由于自身的黏弹特性，大分子链的剪切或拉伸取向导致其力学性能的齐向异性，产生法向应力效应。
松弛时间：弹性形变在外力除去后松驰的快慢，可用松驰时间表征，T二q/G, T越大，松驰时间越长。
德博拉数Deborah数一一时间尺度：松弛时间与实验观察时间之比。
《1时做黏性流体，》1时做弹性固体。
入口校正：由于实际切应力的减小与毛细管有效长度的延长是等价的，所以可将假想的一段管长eR加到实际的毛细管长度L上，用L+eR作为毛细管的总长度，其中e为入口修正系数，R 为毛细管的半径。
用作为均匀的压力梯度，来补偿入口管压力的较大下降残余应力。
残余应力：构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响：当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用于影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残余应力。
韦森堡效应爬杆现象包轴现象：与牛顿型流体不同，盛在容器中的高分子液体，当插入英中的圆棒旋转时，没有因惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在旋转棒附近，岀现沿棒向上爬的“爬杆”现象，这种现象称Weissenberg效应，又称包轴现象。
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。
聚合物流变学复习题
聚合物流变学复习题一、名词解释（任选5小题，每小题2分，共10分）：1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
5.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。
6.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）。
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.稳定流动：流动状态不随时间而变化的流动。
12.零切黏度：剪切速率趋向于零时的熔体黏度，即流动曲线的初始斜率。
13.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。
《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。
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。
聚合物流变学复习题
聚合物流变学复习题一、名词解释（任选5小题，每小题2分，共10分）：蠕变与应力松弛、时－温等效原理、屈服强度与断裂强度、熔融指数、牛顿流体与非牛顿流体、假塑性流体与膨胀性流体、第一法向应力差、拉伸流动与剪切流动、熔体破裂、挤出胀大、不稳定流动、法向分量与剪切分量、粘流态、宾汉流体、粘流活化能、极限粘度 、断裂韧性K1C、聚合物流变学、应力与应变、拉伸应变与剪切应变、内耗与损耗因子、断裂强度、脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂、疲劳寿命、蠕变断裂、磨损磨耗、细颈、冷拉伸、韧性、断裂功、环境应力开裂、疲劳、疲劳强度、普弹形变与高弹形变、屈服与断裂、屈服现象与屈服点、普弹性、高弹性、强迫高弹性、粘弹性与熵弹性、脆化温度与耐寒性、应力集中与应力松弛、拉伸强度与断裂强度、冲击强度与抗弯强度、出口膨胀与颈缩、银纹与裂纹二、简答题（可任选答8题，每题5分，共40分）：第一章绪论1、简述聚合物流变行为的特征是什么？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？第二章基本物理量和线性粘性流动1、简述线性弹性变形的特点。
2、聚合物的粘性流动有何特点?为什么？第三章熔体流动和弹性1、列举改善下列高分子材料力学性能的主要途径：1）提高结构材料的抗蠕变性能； 2）减小橡胶材料的滞后损失；3）提高材料的拉伸强度； 4）提高材料的冲击强度。
2、聚合物的结晶熔化过程与玻璃化转变过程本质上有何不同？试从分子运动角度比较聚合物结构和外界条件对这两个转变过程影响的异同。
3、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。
4、解释如下现象：1）聚合物的T g开始时随分子量增大而升高，当分子量达到一定值之后，T g变为与分子量无关的常数；2）聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂等低分子物时导致T g下降。
6、两个牵伸比相同的聚丙烯的纺丝过程中，A用冰水冷却，B用333K的热水冷却。
(优选)聚合物流变学基础复习课
膨胀性
宾汉姆体
a
膨胀性
假塑性
牛顿体
牛顿体 假塑性
应力与应变速率的关系 表观粘度与剪切速率的关系
4.2 表观粘度、零切粘度和微分粘度
d
0
a
其中: 0 a d
4.3 Weissenberg-Rabinowitch
Q R4 (P) 8l
a
4Q
R3
（Hagen-Poiseuille Law）
N2 ( ) 22 33 2 2
在Poiseuille流动中：
N1 ( ) zz rr N2 ( ) rr
在Couette流动中：
N1 ( ) rr N2 ( ) rr zz
在锥板流动中：
N1 ( ) N2 ( ) rr
法向应力效应是非牛顿流体的特性。 牛顿流体必须满足的条件：
dt dy
3.2 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
3.3 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
3.4 流动方式 (1) Poiseuille Flow
① 速度及速度分布
vr v 0 vz vz (r)
z
3.5 粘度的温度依赖性
(1) Arrhenius Equation
Aexp(E / RT )
适应条件：T > Tg +100 0C (2) WLF Equation
lg (T ) 17.4(T Tg ) (Tg ) 51.6 T Tg
适应条件： Tg ~Tg +100 0C
4.非线性粘性 4.1 几种非牛顿流体
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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速度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，只有当外力超过某个临界值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。
剪切稠化：粘度随剪切速率的增大而增大的性质。
Bingham塑性：一种线性弹性体，发生的形变γ服从胡克定律。
粘弹性体：材料既有粘性，即应变随时间发展；又具有弹性，即应力除去后应变逐渐减小。
粘弹性固体：材料变形时没有发生粘性运动。
粘弹性液体：材料在蠕变时发生了粘性流动。
疲劳断裂：材料在一个应力水平低于其断裂强度的交变应力作用下，经多次循环作用而断裂。
蠕变断裂：材料在一个低于其断裂强度的恒定应力的长期作用下发生的断裂。
脆性断裂：材料不发生屈服，断裂前只发生很小的变形，断裂后变形消失。
韧性断裂：超过屈服后发生断裂的现象。
应力软化：超过屈服应力后应力略有下降。
强迫高弹性：由于受外力作用，链段被迫运动产生较大的形变。
冷拉伸：在室温至Tg附近的拉伸。
时温等效：延长松弛时间与升高温度对材料的应力松弛有相同的作用。
熵弹性：理想高弹体的弹性。
能弹性：线弹性材料的弹性主要是内能的改变产生的，而它的模量比橡胶弹性体高3-4个数量级，所以称为能弹性。
简答
采用蠕变恢复试验测量粘弹性液体的粘度的原理是什么？
答：有些高聚物在蠕变中的形变也是随时间发展的，而且不断发展，并趋向恒定的应变速率。
这种材料在应力除去后，只能部分恢复，留下永久变形，即这种材料在蠕变时发生了粘性流动。
简述橡胶弹性的特点。
答：1.形变量大 2.变形能完全恢复3.时间依赖性4.小应变时符合线性弹性5.变形是有热效应 6.弹性模量随温度上升而增大。
什么事爬杆现象？其产生的原因是什么？聚合反应过程中如果出现该现象应作如何应急处理并给出理由？
答：搅拌非牛顿流体时，沿旋转轴向上推的现象；剪切流动时，有弹性的非牛顿流体产生的法向应力超过离心力；降低搅拌速度，因为这样便使法向应力低于离心力，从而使其不沿着旋转轴向上推。
列举出你所知道的黏度测定的方法并说明各方法所运用的原理。
答：1.毛细管粘度计，采用挤出机来提供流动压力及流量，在根据其密度算出粘度；2.熔融指数仪，基于毛细管流动来测定聚合物熔体的流动性；3.旋转粘度计，利用旋转测得角速度ω和施加的扭转M,计算出粘度。
写出常见的三种测黏流动名称，分别列举出以三种流动为基础对应的黏度测定的方法。
答：1.Couette流动，旋转粘度计；2.锥板流动，旋转粘度计、锥板粘度计；3.扭转流动，旋转粘度计。
画出线性无定形聚合物典型的应力松弛约缩曲线，标出其中特征区域名称，并讨论分子量对松弛模量的影响。
答：图略
分子量的影响主要是在高弹区和粘流区，而在玻璃态和粘弹态的影响较小，除非分子量很低时。
随着分子量增大，橡胶坪台变窄，甚至完全消失。
分子量很低且在很低的温度时，模量急剧下降，而且不存在橡胶坪台。
+
断裂过程可以将线性无定形聚合物分为哪几种类型？各有何特征？并就每种类型各举出一个聚合物实例。
答：1.硬而脆的材料，具有较高的弹性模量和较高的断裂抗拉强度，无定形聚苯乙烯；2.硬而强的材料，断裂能小，韧性小，屈服应力较高，弹性模量较高，硬聚氯乙烯；3.强而韧的材料，延伸率大，应变硬化，断裂强度高于屈服应力，模量高，断裂强度高，聚碳酸酯；4.软而韧的材料，模量低但断裂延伸较大，断裂应力较低，软聚氯乙烯、低密度聚乙烯；5.软而弱的材料，模量低，但有一定延伸，断裂强度低，未硫化的橡胶；6.弱而脆的材料，发生脆性断裂，模量很低，热塑性酚醛树脂、环氧树脂。
波尔兹曼叠加原理推导求出一个两步应力史的应变史并分步骤作图表示。
答：
利用波尔兹曼加和性原理推导一段时间应力史作用下的应力史，并作出蠕变及蠕变回复曲线。
答：
试用唯象理论证明高弹性材料在小应变时符合线弹性规律。
答：唯象理论有两条假定：1.橡胶是不可压缩的，在未应变状态下各为同性；2.简单剪切形变的状态方程可由虎克定律描述。
高弹性材料在小应变时，其体积模量为10^3~10^4MPa数
量级，即K>>G，由v=(3K-2G)/(2(3K+G))得v（泊松比）=0.5，在拉伸时Δv/v=q-2δ=0。
因此可以说橡胶是不可压缩的，即高弹性材料在小应变时符合线性弹性规律。
试述扭矩式流变仪在塑料加工领域的应用。
答：
试辨析触变性及假塑性。
答：假塑性流体一经搅拌，其粘度就降低，在匀速搅拌时，粘度是定值，不会随搅拌时间延长而变化，停止搅拌其粘度立即恢复且流体所受搅拌越强烈即剪切速率越高，则粘度下降的幅度越大，触变性流体也有剪切释放特性，但与假塑性流体有重要差别，那就是它是有时间相关性，在剪切速率不变的特性下，触变性流体的粘度会随剪切时间的延长而降低，到某一极限值后才趋于恒定。
停止剪切以后，其粘度也不能像假塑性流体那样立即恢复，而要经一段时间逐步恢复。
作出假塑性非牛顿流体的双对数图（lgS-lgγ）；（2）如何求双对数图中任意一点的粘度值，并在图中标出；（3）证明（2）。
答：
假塑性流体依据其应力应变速率的关系可以分为哪几个区？解释各区域的成因
答：1.第一牛顿区，在较低应变速率范围内，聚合物分子链虽受剪切速率的影响，分子链定向、伸展或解缠绕，但在布朗运动作用下，它仍有足够时间恢复为无序状态，因此它的粘度不随应变速率变化。
2.假塑区，从分子角度看，在该区内剪切作用已超过布朗运动的作用，分子链发生定向、伸展并发生缠绕的逐步解体，而且已不能恢复。
3.第二牛顿区，当应变速率达到一定值后，分子链的缠绕已完全解体，所以粘度不再下降。
证明：锥板流动中，锥板夹角α<4度时，η=3Mα/2πΩR^2
答：。