leonov模型整理以及填充聚合物
聚合物口模挤出计算机模拟中的高We数问题研究
(2)流体力学控制方程和本构方程组成的代数方程组中既包括椭圆型偏微分方程，又包括双曲线型偏微分方程，数值算法的不精确可能导致应力张量正定性的改变，这种类型的变化对椭圆型偏微分方程的解影响不大，但对双曲线型偏微分方程的解会造成非常大的误差。
(3)局部高应力梯度的存在，首先，由于局部流场法向应力的升高，导致应力边界层的存在，其中高应力梯度对计算精度有非常大的影响，特别是在耦合算法中。其次，流场中几何奇异点造成其附近非常高的应力，在某些情况下这些应力是不可积的。因此，应力分量所受HWNP的影响比速度分量严重得多。
算的We数推进到5左右。1989年Crmela［7］提出了一系列高分子流体流变学模型，这些模型都以与大分子取向有关的构造张量作为内部变量为基础，它们对聚合物熔体的描述比分子理论方法更宏观。1992年Guénette［8］用其中一个模型，采用Fortin和Zine［9］发展的一种基于Krylov-Newton方法的GMRES(Generalized Minimal RESidual Method)去耦算法，对4∶1平面收敛流动问题进行了计算机模拟，求解过程中对We数没有限制，这个构造张量模型如下：
图4应力沿“流线”积分示意
2.2.4拉格朗日—欧拉动态模拟
结合数值分析研究中心常用的拉格朗日方法和欧拉方法的优点，袁学锋等［21，22］发展起来一种拉格朗日—欧拉动态模拟方法。其独特之处是利用随时间移动的多边形网格来
跟踪流体单元在流场中的运动轨迹和变形状况，在拉格朗日步骤中根据流动单元的应变情况求解非线性应力项，而在任意时刻下，定义在网格上的流场物理量如速度、压力等可以在欧拉步骤中通过迭代控制方程得到。然后，再以时间步长移动网格到下一时刻，同时计算这一时刻的粘弹应力，如此循环。在应力的求解方面，该数值技术与流线方法非常相似。在他们
孔隙和随机纤维分布的单向复合材料 rve 模型
孔隙和随机纤维分布的单向复合材料 rve 模型下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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聚合物基复合材料变参蠕变模型
标准三元件黏弹模型 ( Ｈ￣Ｋ 模型) 在描述材料
ꎮ
蠕变特征上存在不足:蠕变应变加速度较大ꎬ导致了
在规定的使用寿命内ꎬ在给定的载荷情况和环境条
材料在加载后ꎬ蠕变应变很快接近于稳定值ꎮ 这与
件下ꎬ为确保聚合物基复合材料结构的可靠性ꎬ对其
聚合物基复合材料长期蠕变实验不相符ꎬ因此ꎬ对
[１ꎬ２]
模量不断降低ꎬ应变不( ｔ) ∝ｔ ａ ꎬ０≤ａ≤１ꎬＺｏｐｆ 等 [１５] 指出非线性
黏弹经验公式为一种幂律型蠕变方程ꎬ即蠕变柔量
与时间满足:Ｊ( ｔ) ∝ｔ ｍ＋１ ꎬｍ≥０ꎮ
设变参 Ｈ￣Ｋ 蠕变模型中黏壶的黏滞系数为:
η １( ｔ) ＝ ｂｔ １ －ａ ꎬ０ < ａ < １
(７)
将式(７) 代入式(６) 中ꎬ变参 Ｈ￣Ｋ 蠕变模型的蠕
Ｆｉｇ １ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｈ￣Ｋ ｃｒｅｅｐ ｍｏｄｅｌ
设变参 Ｈ￣Ｋ 蠕变模型的总应变为 εꎬ恒应力为
σ ０ ꎬ其中变参 Ｋｅｌｖｉｎ 模型的应力、 应变分别为 σ １ 、
ε １ ꎬ与变参 Ｋｅｌｖｉｎ 模型串联的弹簧的应力、应变分别
为 σ ２ 、ε ２ ꎮ 根据串联体的特征ꎬ即应力相等ꎬ应变相
由此 可 知ꎬ 两 模 型 均 描 述 材 料 前 两 个 阶 段 的 蠕 变
特征ꎮ
微观结构发生变化ꎬ其某些力学参数随着时间变化ꎬ
考虑力学参数的时间效应 [１３ꎬ１４] ꎬ建立变参三元件蠕
变模型ꎮ 开展了 ＧＦＲＰ 单向板在应力水平为 ３０％恒
定荷载下的蠕变实验ꎬ并通过实验数据的分析ꎬ进行
了该经验模型有效性的验证ꎮ
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图 １ 变参 Ｈ￣Ｋ 蠕变模型
dyna高分子聚合物材料本构模型
dyna高分子聚合物材料本构模型
dyna高分子聚合物材料本构模型是一种用于描述这类材料力学性质的数学模型。
本构模型的目的是通过数学形式化描述材料的应力-应
变行为，从而能够预测其在不同外界加载条件下的力学响应。
在dyna高分子聚合物材料中，通常采用弹性本构模型来描述其
力学性质。
弹性本构模型假设材料在外界加载后，能够在加载结束后
完全恢复其初始形态，且应力-应变关系是线性的。
这意味着材料的应
力是其应变的线性函数，并且与加载的时间无关。
dyna高分子聚合物材料的弹性本构模型可以用应力-应变关系的
张量表示。
其中的张量元素表示在某一方向上的应力与应变之间的关系。
根据材料的各向同性性质，张量的元素可以简化为标量形式。
弹性本构模型还可以进一步拓展，以考虑非线性效应，如应力松弛、刚度变化等。
这些非线性本构模型通常通过材料实验数据来确定，并使用合适的数学函数来刻画材料的非线性行为。
总之，dyna高分子聚合物材料本构模型是一种数学模型，用于描述这类材料的力学性质。
它通过数学形式化描述材料的应力-应变行为，并能够预测其在外界加载条件下的力学响应。
了解这些本构模型可以
帮助研究人员更好地理解和设计dyna高分子聚合物材料的力学性能。
高聚物粘弹性力学模型的几个问题课件
建立有效的模型来描述高聚物微观结构（如分子链的排列、交联密度等）与宏观性能（如弹性模量、粘度等）之间的关系是当前研究的热点。
非线性粘弹性
传统的高聚物粘弹性模型主要基于线性假设，但实际高聚物在复杂应力状态下表现出显著的的非线性粘弹性行为。因此，发展非线性粘弹性模型是未来的重要方向。
VS
宏观模型是从高聚物宏观结构和宏观尺度行为出发，通过建立宏观尺度模型来描述高聚物的粘弹性行为。这种模型通常包括本构方程、状态方程和传递方程等。
宏观模型的优点是能够方便地描述高聚物的宏观粘弹行为，如应力松弛、蠕变和滞后等。然而，宏观模型通常缺乏对高聚物内部结构和分子动力学的考虑，难以揭示粘弹行为的微观机制。
高聚物粘弹性在许多领域都有广泛应用，如塑料、橡胶、涂料、胶粘剂等。
高聚物粘弹性在材料设计、加工、性能优化等方面具有重要价值，能够提高材料的性能和稳定性。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
高聚物粘弹性力学模型
唯象模型是从实验现象出发，通过建立数学模型来描述高聚物的粘弹性行为。这种模型通常包括粘壶模型、弹簧模型和阻尼器模型等。
模型在不同应力状态下的适用性也不同，如拉伸、压缩、剪切等。
适用应力状态
03
参数优化
通过优化算法对模型参数进行优化，以使预测结果与实验结果尽可能一致。
01
实验数据
确定模型参数通常需要实验数据支持，如时间-温度-应力等依赖性实验数据。
02
参数敏感性分析
对于模型参数的微小变化可能会对预测结果产生显著影响的情况，需要进行参数敏感性分析。
高聚物粘弹性力学模型的几个问题课件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
第8章-聚合物填充体系与短纤维增强体系分析
内容提要：首先介绍填充剂与增强纤维的种类、性能， 填充剂的表面改性与界面特性，然后分别介绍聚合物增强体 系、填充阻燃体系和天然材料／聚合物复合体系。
聚合物的填充体系，是指在聚合物基体中添加与基体在 组成和结构上不同的固体添加物制备的复合体系。这样的添
加物称为填充剂，也称为填料。“填充”一词有增量的含义。 某些填充剂，确实是主要作为增量剂使用的。但随着材料科 学的发展，越来越多的具有改性作用或特殊功能的填充剂被 开发出来。
云母粉呈鳞片状形态，在其长度与厚度之比为100以上时， 具有较好的改善塑料力学性能的作用。在PET中添加30％的云母 粉，拉伸强度可由55MPa提高到76MPa，热变形温度也有大幅度 提高。
云母粉在橡胶制品中应用，主要用于制造耐热、耐酸碱及电
绝缘制品。
8
(5) 二氧化硅(白炭黑)
用作填充剂的二氧化硅大多为化学合成产物，其合成方 法有沉淀法和气相法。二氧化硅为白色微粉，用于橡胶可具 有类似炭黑的补强作用，故被称为“白炭黑”。白炭黑是硅 橡胶的专用补强剂，在硅橡胶中加入适量的白炭黑，其硫化 胶的拉伸强度可提高l0～30倍。白炭黑还常用作白色或浅色 橡胶的补强剂，对NBR和氯丁胶的补强作用尤佳。气相法白 炭黑的补强效果较好，沉淀法则较差。
粒度较细的滑石粉可用作橡胶的补强填充剂。超细滑石 粉的补强效果可更好一些。
7
(4) 云母
云母是多种铝硅酸盐矿物的总称，主要品种有白云母和金云 母。云母为鳞片状结构，具有玻璃般光泽。云母经加工成粉末， 可用作聚合物填充剂。云母粉易于与塑料树脂混合，加工性能良 好。
云母粉可用于填充PE、PP、PVC、PA、PET、ABS等多种塑 料，可提高塑料基体的拉伸强度、模量，还可提高耐热性，降低 成型收缩率，防止制品翘曲。云母粉还具有良好的电绝缘性能。
聚合物基复合材料的微观结构及力学性能分析
聚合物基复合材料的微观结构及力学性能分析随着材料科学的不断发展，聚合物基复合材料已经成为了重要的研究热点之一。
聚合物基复合材料由多种不同的材料组成，具有优良的力学性能、化学稳定性和热性能等特点。
本文将从微观结构和力学性能两个角度对聚合物基复合材料进行分析。
一、微观结构分析聚合物基复合材料由基体和增强相组成，基体通常是聚合物，增强相则是纤维、颗粒或板片等。
增强相能够增强复合材料的强度和刚度，而基体则能够提高复合材料的耐久性和韧性。
以下将从基体和增强相两个方面对聚合物基复合材料的微观结构进行分析。
1. 基体的微观结构聚合物基复合材料的基体通常由热塑性或热固性聚合物组成。
热塑性聚合物通常具有线性结构，而热固性聚合物则具有三维交联结构。
热塑性聚合物的分子量较低，易于加工，但强度和刚度相对较低；而热固性聚合物则分子量较高，强度和刚度较高，但加工难度较大。
除了基体的组成外，其结构也对复合材料的性能产生影响。
在热塑性聚合物中，分子链通常是线性排列的，因此力学性能较为均匀。
而在热固性聚合物中，由于交联结构的存在，材料的硬度和脆性会增加。
2. 增强相的微观结构增强相通常分为无定形颗粒、颗粒状颗料、难以转移的填料、不规则形状纤维、连续纤维、网状纤维和薄板等。
这些增强相在复合材料中起到了增强作用，其中连续纤维的强化效果最明显，其次是无定形颗粒。
纤维增强复合材料的微观结构通常为纤维束，纤维之间的结合力对材料的力学性质产生了很大的影响。
纤维和基体之间的结合力必须足够强才能提高材料的强度和刚度。
二、力学性能分析聚合物基复合材料具有优异的力学性能，包括强度、刚度、韧性和疲劳寿命等。
以下将从强度、刚度和韧性三个方面对其力学性能进行分析。
1. 强度分析聚合物基复合材料的强度受到基体和增强相的影响。
纤维增强复合材料的强度一般比颗粒增强材料高，而且强度随着纤维长度的增加而增加。
此外，复合材料中纤维的质量分数也会对其强度产生影响，一般来说，纤维含量越高，复合材料的强度越大。
不同维数碳填料填充聚乙烯纳米复合材料流变特性和力学性能的相关性
不同维数碳填料填充聚乙烯纳米复合材料流变特性和力学性能的相关性采用纳米填料填充聚合物是改善高分子材料加工和使用性能,扩大其应用范围的有效手段,聚合物纳米复合材料已成为高分子研究领域中最为活跃的方向之一。
碳填料的加入不仅能够起到增韧和增强的作用,而且能够显著提高基体的导电性能。
然而纳米填料的种类、维数、添加量、表面改性方法以及聚合物基体的种类、分子量等均会对纳米复合材料的性能产生明显的影响,纳米复合材料最优配方往往需要通过大量的正交实验来确定。
因此,如何通过一种简便的方法来快速确定纳米复合材料的最优配方是值得关注的重要问题。
本课题通过熔融共混的方法制备了HDPE/CB、LLDPE/MWCNT、HDPE/MWCNT三种聚乙烯纳米复合材料,考察了填料的维数、用量以及增容剂的种类、用量对聚乙烯纳米复合材料的流变特性、力学性能、电学性能和形态结构的影响。
通过寻找聚乙烯纳米复合材料特征黏弹参数-关键力学参数之间的对应关系,建立纳米复合材料流变特性和力学性能的关联。
从而利用流变测试周期短、样品用量少的特点,来快速确定聚乙烯纳米复合材料的最优配方,研究结果如下:(1)HDPE/CB纳米复合材料、含有5%HDPE-g-MAH 增容剂的HDPE/CB纳米复合材料和含有10%HDPE-g-MAH增容剂的HDPE/CB纳米复合材料分别在CB含量10.8、9.6、和9.4 wt%出现凝胶点。
凝胶点对应纳米复合材料的缺口冲击强度约为纯HDPE的一半,体积电阻率降低10个数量级左右,凝胶点位于导电逾渗区。
零维纳米填料CB填充HDPE纳米复合材料的流变特性和力学性能没有相关性。
(2)LLDPE/MWCNT纳米复合材料和含有5%LLDPE-g-MAH增容剂的LLDPE/MWCNT纳米复合材料分别在MWCNT含量1.83和1.97 wt%出现凝胶点。
凝胶点对应的纳米复合材料缺口冲击强度达到最大值48.03 kJ/m~2和47.41kJ/m~2,体积电阻率分别降低8和5个数量级,凝胶点位于导电逾渗区。
李明《聚合物复合材料》期末复习
3-6.环氧树脂主要类别与结构特征 环氧树脂主要类别与结构特征
主要类别:环氧树脂分为缩水甘油类,脂 环族Ep和脂肪族Ep,缩水甘油类又分为缩 水甘油醚Ep,缩水甘油胺Ep和缩水甘油酯 Ep 结构特征:分子中含有两个或两个以上活 性环氧基团,低聚物
3-7.环氧树脂常见固化方式及典型固化剂 环氧树脂常见固化方式及典型固化剂 固化剂固化:多元胺,多元酸(酐) 催化固化:咪唑,氰胺
环氧树脂EP:一种分子中含有两个或两个以上活性环氧 基团的低聚物,性能特点包括适应性强,工艺性好,粘接 力大,成型收缩率低,化学稳定性好,电性能优异 聚酰亚胺树脂PI:性能特点包括能经受长期高温氧化并使 复合材料具有稳定的高温物理,力学性能 酚醛树脂PF:性能特点包括价格低廉,耐热,阻燃,耐烧 PF 蚀,低发烟 不饱合聚酯树脂:由不饱合二元酸或酸酐,饱合二元酸或 酸酐与二元醇经缩聚反应合成的低聚物,溶解在乙烯类单 体中所形成的溶液,性能特点包括工艺性能优良,固化后 树脂综合性能好,品种多,固化时收缩率较大,储存期限 短,有刺激性气体
1-4.复合材料性能特点,PMC性能特点 复合材料性能特点,PMC性能特点 复合材料性能特点,PMC 复合材料性能特点:材料性能最优化,材 料设计自由化,材料制品一体化,结构功 能一体化 PMC性能特点:优点包括高比强,高比模, 可设计性,热膨胀小,耐腐蚀,耐疲劳; 缺点包括材料昂贵,湿热性能变化,冲击 性能差
3-8.常见环氧树脂增韧剂(不考) 常见环氧树脂增韧剂(不考) 常见环氧树脂增韧剂
非活性增韧剂:与环氧树脂相容性好,但 不参加固化反应,如苯二甲酸酯类和磷酸 或亚磷酸酯类 活性增韧剂::含有活性基团(如环氧基, 巯基,氨基,羧基)的线型聚合物,如低 分子量聚酰胺,聚硫橡胶,羧基丁腈橡胶, 韧性环氧树脂 热塑性树脂增韧剂
4聚合物的结构 《材料科学与工程基础》
第4章聚合物的结构为什么学习聚合物的结构相对大量的化学和结构特性影响聚合物材料的性质和行为。
其中一些影响如下：1.半结晶聚合物的结晶度对密度、力学强度和延展性的影响（4.11和8.18节）。
2.交联度对橡胶类材料的刚度的影响。
学习重点：仔细学过这一章后，你应当掌握以下内容：1.根据聚合物的链结构描述典型的聚合物分子，并且知道如何从基元的重复构成聚合物分子。
2.画出聚乙烯、聚氯乙稀、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酯分子的单体结构。
3.计算数均分子量和质均分子量，已知某聚合物的数均和质均聚合度。
4.命名和简要描述：（a）四种基本类型的聚合物分子结构；（b）三种类型的立体异构；（c）两种类型的几何异构；（d）四种类型的共聚物。
5.说明热塑性和热固性聚合物的分子结构和性能上的差异。
6.简要描述聚合物中的结晶态。
7.简要描述/画出半结晶聚合物的球状结晶。
4.1引言天然产的聚合物——那些从植物和动物身上提取的物质，已经被人类使用了许多个世纪；这些材料包括木材、橡胶、棉花、羊毛、皮革和丝绸。
其它天然聚合物如蛋白质、酶、淀粉和纤维素在植物和动物的生物学和生理学上是很重要的。
现代科学研究手段已经能够测定这类材料的分子结构、以及从小的有机分子合成和开发出许多新的聚合物材料。
我们现在使用的许多塑料、橡胶和纤维是人工合成的聚合物材料。
事实上，从二战结束以来，由于人工合成聚合物的出现，材料世界发生了革命性的变化。
这些合成材料生产成本低，性能优于它们的天然同类产品。
在一些过去使用金属和木材的场合，现在已经被性能更好更便宜的塑料所取代。
正如金属和陶瓷材料，聚合物的性质与材料的结构和组成有关。
本章将探讨聚合物材料的分子和晶体结构；第8章将讨论聚合物结构和力学性质间的关系。
4.2碳氢分子因为大多数聚合物是有机物，这里我们简要叙述有关它们的分子结构的一些基本概念。
首先，许多有机材料是碳氢化合物，即它们是由碳和氢元素构成的。
其次高分子材料分子内的键是共价键。
dyna高分子聚合物材料本构模型
dyna高分子聚合物材料本构模型1. 引言在材料科学领域，高分子聚合物材料是一类重要的材料，广泛应用于塑料、纤维、橡胶等领域。
为了能够准确地描述和预测高分子聚合物材料的力学行为，需要建立适合的本构模型。
本文将介绍dyna高分子聚合物材料本构模型的基本原理、应用以及发展趋势。
2. dyna高分子聚合物材料本构模型的基本原理dyna高分子聚合物材料本构模型是一种力学模型，用于描述高分子聚合物材料的应力-应变关系。
其基本原理是根据高分子聚合物的宏观行为推导出描述其微观结构的方程，并通过实验数据的拟合来确定模型参数。
dyna高分子聚合物材料本构模型通常基于弹性力学、粘弹性力学或粘塑性力学的原理，考虑了高分子聚合物的线性和非线性行为。
其中，线性本构模型假设高分子聚合物在小应变范围内呈现线性弹性行为，常用的模型包括Maxwell模型和Kelvin模型；非线性本构模型考虑了高分子聚合物的非线性行为，常用的模型包括FENE模型和Arruda-Boyce模型。
3. dyna高分子聚合物材料本构模型的应用dyna高分子聚合物材料本构模型在工程实践中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：3.1 塑料制品设计在塑料制品设计中，dyna高分子聚合物材料本构模型可以用于预测塑料制品在受力时的变形和破坏行为，从而指导产品的设计和优化。
通过模型的应用，可以选择合适的材料、确定合理的几何形状，以及优化制造工艺，提高产品的性能和可靠性。
3.2 纤维复合材料分析纤维复合材料是一种由纤维增强剂和基体材料组成的复合材料。
dyna高分子聚合物材料本构模型可以用于描述纤维复合材料的力学行为，包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。
这对于纤维复合材料的设计、优化和性能评估非常重要。
3.3 橡胶材料模拟橡胶是一种具有高度可变形性和可逆性的材料，其力学行为常常呈现非线性和时变性。
dyna高分子聚合物材料本构模型可以用于模拟橡胶材料的各种行为，如拉伸、压缩、剪切等。
微观力学模型在高分子复合材料中的应用
性弹性模型的测试需求。
正交各向异性的塑性模型
（Zytel 70G33L）
2.0E+08
1.5E+08
Pa
1.0E+08
45 5.0E+07
0.0E+00 0.0%
1.0%
2.0%
3.0%
4.0%
5.0%
6.0%
第一代3800歧管 注塑溶体波前预测
3800歧管应变预测
（正交各向异性塑性）
3800歧管破裂预测
%
5.0% 4.5% 4.0% 3.5% 3.0%
Lexan E11 Lexan E11 Lexan 破裂 Lexan
2.5%
2.0%
1.5%
1.0%
0.5%
0.0% 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
3800歧管破裂预测
120
• 正交各向异性封闭能够更加准确地预测 45度行为。
• 弹塑性矩阵无法解释去负载行为。
后续工作
• 微观力学验证
– 测量机械属性 – 测量纤维朝向 – 验证逆向工程矩阵属性
• 复杂零件
– 进气歧管、发动机托架、油底壳等。
• Moldflow/Digimat/Abaqus • Moldflow/Digimat/Dyna
变极限 Digimat—
log主应变
4.0%
Digimat—E22
3.0%
%
2.0%
1.0%
0.0% 0
10
20
30
玻纤填充聚合物用于增材制造
玻纤填充聚合物用于增材制造
杨萍
【期刊名称】《玻璃钢》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】法国里昂聚酰胺专家Solvay工程塑料公司推出一种新型40%玻纤填充的Sinterline聚酰胺6粉末,专为选择性激光烧结工艺（SLS）而设计,用于汽车发动机舱部件、电子电气和消费品等领域。
Sinterline采用与Solvay既有产品Technyl聚酰胺相同的树脂化学工艺,赋予原型部件多功能特性,填补可视化原型和注射成型聚酰胺6或聚酰胺66部件之间的差距。
【总页数】1页(P36-36)
【作者】杨萍
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ327.11
【相关文献】
1.增材制造中复杂区域的分割填充扫描算法
2.适用于玻纤滤材的溶胶涂料
3.电弧熔丝增材制造复合填充路径规划算法
4.增材制造用PLA/连续碳纤复合材料力学性能
5.增材制造高性能聚合物及其应用研究进展
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Leonov模型以及填充聚合物的粘弹性整理
--主要基于《填充聚合物的熔体流变学》
By TL
概述：颗粒填充聚合物( 包括聚合物纳米复合材料) 熔体通常表现出模量升高、频率依赖性的改变以及高含量填充体系的屈服行为等与单纯聚合物明显不同的流变行为, 并且这些流变特性还会受到填料含量、形状尺寸以及颗粒-聚合物之间相互作用等诸多因素的影响。
并且作者在文中提出了可以借助建立Leonov模型来帮助实现填充聚合物粘弹性的计算。
一/填充聚合物的流变特性
1.1填料形状
就填充聚合物而言, 颗粒不仅增加了体系的粘度, 也影响其流变行为的剪切速率依赖性, 而且,这种影响对于片状颗粒表现得尤为明显。
1.2浓度和尺寸
根据文献结果,人们通常可以观察到填充体系的复合粘度、储存模量和损耗模量随填料含量增加会升高几个数量级( 尤其是低频区), 且在高浓度时会更多地表现出似固体行为,对频率显示出一定的独立性。
另一方面,随着填料尺寸的减小,影响材料对于外部力场响应的因素发生改变,逐渐由流体力学相互作用转向颗粒间的相互作用起决定作用,这使得随着颗粒尺寸减小,颗粒间相互作用增强,颗粒填充体系的粘度也随之增大。
1.3颗粒与基体之间的相互作用
填料表面处理通常能够改善填料与基体之间的界面粘结,从而使得填料粒子能够很好地分散在基体树脂中, 避免颗粒的聚集。
它对于填充聚合物熔体流变行为的影响主要取决于填料表面与基体树脂之间相互作用的类型和表面处理的方法,而且常可以观察到两种相反的趋势,即用偶联剂处理后的填充粒料在一些情况下使得填充体系的粘度下降, 而另外一些情况下却造成体系粘度的升高
二/填充聚合物流变行为的粘弹机理
对于颗粒填充聚合物而言,颗粒间相互作用的产生主要来自静电斥力、范德华引力、粘弹性流体力学力和布朗作用力。
当填充粒子的粒径足够大时,颗粒间相互作用在临界浓度以前几乎是不起作用的,这种情况下的主要因素是流体力学作用力; 相反,如果颗粒很小,颗粒间的相互作用就是主要因素,而且,当基体树脂粘度足够低时,颗粒的布朗运动十分显著,这时体系流变行为的发展应该是服从逾渗机理的, 并且对逾渗阈值( 或凝胶点) 具有明显的依赖性。
对于高粘度的聚合物-颗粒填充体系,目前还没有机理能够解释体系中的颗粒在静止状态时的无规行走情况, 因此,在研究其粘弹松弛行为时通常假设体系中的颗粒胶束是在制备过程中形成的。
在这种情况下, 体系可能表现出非常尖锐的一级相转变, 即从颗粒胶束向颗粒网络的转变,正如Yanovsky 等在研究碳黑填充聚异丁烯( PIB) 的熔体流变行为时所观察到的,当填料含量超过临界值0. 12 时,其储存模量( G′) 增加了三个数量级,而在该临界
值以前, G′只是稍微随填料浓度增加而升高。
当然，聚合物粘土纳米复合材料与大颗粒填充材料之间流变特性存在着显著的差异。
对此的解释，学术界尚不能做出完全一致的认同和解释。
三/填充聚合物的流变模型：Leonov模型
当填料含量低于临界阈值时,填充体系的粘度通常可以用一个维里扩展( virial expansion) 表达式来预测
Leonov 模型认为, 当应变速度场作用于填充体系时, 颗粒网络即被破坏,释放的能量一部分以能量耗散的形式被消耗, 其余部分以弹性能形式储存于网络破坏后产生的颗粒絮凝体中,在外加力场作用下, 颗粒絮凝体中的弹性储能不断增大,当超过某一临界值时,颗粒絮凝体破裂为更小的絮凝体, 如此反复直至颗粒被完全分散于基体中( 如果力场作用时间足够长)。
详细的推导不在此复制黏贴，可以参看《填充聚合物的熔体流变学》以及L《eonov 粘弹本构模型及其参数的确定方法_魏永强》。
本摘要纯属复制黏贴。