流变学的概念及主要测试仪器

•粘/弹性 •应变速率 •应变幅度 •温度
加工流变学
意义
通过研究加工力场与温度场对材料链结 构、超分子结构和织态结构的形成和变 化，材料制品的外观性质和性能的影响， 指导材料加工
加工性/产品质量
•冲击性能 •热稳定性 •抗疲劳性 •蠕变性 •其他·· ·
高分子流体的奇异流变现象
• 高粘度与“剪切变稀”行为
• welssenberg效应“爬杆效应”
• 挤出胀大现象 • 不稳定流动和熔体破裂现象
• 无管虹吸，拉伸流动和可纺性
• 触变性和震凝性 • ··· ···
表征高分子流变性能的手段
•熔融指数测量仪 •压力型毛细管流变仪 •旋转流变仪
Leabharlann Baidu
•转矩流变仪
•拉伸流变仪 •乌氏粘度计
•··· ···
熔融指数测定仪
压力型毛细管流变仪
用途： • 测定聚合物熔体在毛细管中的剪切应力和剪切速率的关系 • 通过改变毛细管的长径比来研究熔体的弹性和不稳定流动现 象 • 为高分子材料加工机械提供基本数据，并可用作聚合物大分 子结构表征研究的辅助手段 优点： • 操作简单 • 测量准确 • 测量范围宽
旋转流变仪
依靠旋转运动来产生简单剪切流动，可以快速确定材料的粘性、弹性等方面的流 变性能 用途：
• 分析聚合物加工条件
• 测量分子量及其分布 • 测量长支链含量 • 测量不相容体系的界面张力 同轴圆筒
锥板
平行板
• 测量屈服应力
• ··· ···
不同类型流变仪适用的范围
高分子材料流变学.吴其晔 巫静安. 高等教育出版社
高分子材料流变学研究的内容
结构流变学 • 又称微观流变学或分子流变学，主要研究高分子材料奇异的流变性质与其 微观结构（分子链结构，聚集态结构）之间的联系。 • 通过设计大分子流动模型，获得正确描述高分子材料复杂流变性的本构方 程，沟通材料宏观流变性质与微观结构参数之间的联系，深刻理解高分子 材料流动的微观本质。 加工流变学 属宏观流变学，研究与高分子材料加工工程有关的理论与技术问题 • • • • 加工条件与材料流动性质及产品力学性质之间的关系 材料流动性质与与分子结构及组分结构之间的关系 异常流变现象发生的规律、原因及克服办法 其他··· ···
用途 • 确定高分子材料的加工方法与用途 • 计算流场参数和其他参数
优点： • 测定方法简单 • 操作方便快捷 • 仪器价格低廉
缺点： • 口模长径比小 • 剪切速率较低，测得的流 变性能只适用于指导模压 成型
•树脂生产厂家常用熔融指数MFI作为树脂性能指标
•塑料加工厂常用MFI表示塑料的加工性能
高分子材料流变学研究的意义
分子结构
•分子量和分子量分布 •分子链接枝/交联 •填料与聚合物基体的相互作用 •单相或多相结构
结构流变学
意义
通过设计大分子流动模型，获得正确描 述高分子材料复杂流变性的本构方程， 沟通材料宏观流变性质与微观结构参数 之间的联系，深刻理解高分子材料流动 的微观本质。
流变性
流变学的概念
固体
特点 属性
变形
液体
属性
流动
特点
•弹性行为
•形变可恢复
•可贮存能量
克尊 定从 律胡
流尊 动从 定牛 律顿
•粘性行为

简化抽象模型
0

•形变不可恢复
•耗散能量
简化抽象模型
胡克弹性体
：材料所受应力 ：模量 ：形变 0 ：粘度
：剪切速率

牛顿流体 聚合物等实际材料
• 既能流动，又能变形 • 既有粘性，又有弹性 • 粘、弹结合，流、变性并存
发展新学科——流变学 来研究这类材料
聚合物（高分子材料）流变学概念
流变学
研究材料流动与变形规律的科学。
高分子材料流变学
研究高分子液体（高分子溶液、熔体）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以及其他物理、化学性质的关系。