1、聚合物流变学聚合物流变学Polymer Rheology段宏基中北大学 材料科学与工程学院E-mail: Tel: 13653517782课程内容：聚合物加工过程中的流变学分析流变学方程的初步应用流变学基础方程聚合物的典型流变行为绪 论流变测试的基本原理及应用课程内容ContentReferences参考书目v 高分子流变学基础 , 史铁钧 吴德峰 , 化学工业出版社 , 2009.v 聚合物材料加工流变学 , 梁基照 , 国防工业出版社 , 2008.v 聚合物加工流变学基础 , 周彦豪 , 西安交通大学出版社 , 1988.v 高分子材料流变学 , 吴其晔 巫静安 , 高等教育出版社 ,
2、2002.v 高聚物流变学及其应用 , 徐佩弦 , 化学工业出版社 , 2003.v 流变学引导 , 英 H. A. 巴斯勒等 著 , 吴大成等 译 , 中国石化出版社 , 1992.v 聚合物加工流变学 , 美 C. D. 韩 著 , 徐僖等 译 , 科学出版社 , 1985.v “Viscoelastic Properties of Polymers”, John D. Ferry, 3rd edition, John Wiley & Sons Inc, 1980. v “Rheology of complex fluids”, A.P. Deshpande, et al. Eds, Sp
3、ringer-Verlag New York Inc., 2010. Chapter 8: Polymer rheology by P. Sunthar.v 聚合物流变实验与应用 , 周持兴 , 上海交通大学出版社 , 2003. 第六章 : 流变学方法在聚合物研究中的应用 .v “A Practical Approach to Rheology and Rheometry”, Gebhard Schramm, 2nd Edition, Gebrueder Haake , 1994.绪 论 Chapter Zero Introduction of Rheology流变学 (Rheology)
4、: 阐述物质在 流动 或 广义的应变 (deformation)过程中所产生的微观结构变化而导致的物理性质上的变化，尤其指机械应力下材料黏度 (viscosity)或 粘弹性 (viscoelasticity)的响应。Terminology流变学流变学 ： 研究材料 流动 和 变形 的科学连续介质力学固体力学流体力学弹性力学塑性力学非牛顿流体牛顿流体流变学学科描述Viscoelasticity : the coexistence of liquid and solid粘弹性Viscoelasticity粘性Viscosity弹性ElasticityFlow Deformation牛顿 粘性定律
5、Newtons law of viscosity胡克定律Hookes Law流变学Rheology复杂响应时间依赖永久变形耗散能量长时过程可恢复变形储存能量瞬时过程Polymer Rheology聚合物流变学聚合物流变学 ： 研究聚合物 流动 和 变形 的科学v 研究聚合物材料，主要指 聚合物熔体和溶液 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他物理、化学性质的关系。v 聚合物结构流变学 （微观流变学或分子流变学）主要研究聚合物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，建立本构方程，沟通宏观材料流动性质与微观结构参数之间的联系。v 聚合物加工流变学 （宏
6、观流变学或唯象流变学）主要研究与聚合物加工工程有关的理论与技术问题。如典型加工成型操作单元过程流变学分析；多相体系的流变性质规律以及与模具设计等相关的问题。研究内容聚合物的典型流变行为Chapter I Phenomenology of Polymer Flow聚合物粘流态的流动特性弹性形变 : 链段运动 /分子链构象转变不可逆形变 : 整条大分子链质心的移动聚合物在粘弹态的流动不是简单的整个分子的迁移 ,而是各个链段分段运动的总结果 ：在外力作用下，分子链顺外力的方向伸展 ,因此聚合物在进行粘性流动的同时伴随着一定量的弹性形变，外力消除后分子链构象 蜷曲，形变恢复。粘流态流动 聚合物熔体的流
7、动过程存在弹性形变聚合物液体 (Polymer Liquids)聚合物液体 聚合物溶液 聚合物分散体 1以下 , 稀溶液 : 牛 顿 流体 10 (亚浓 溶液 )至 40% ( 浓 溶液 ) ,切力变 稀行 为 : 假塑性流体60 ,丧 失流 动 性 : 宾汉 流体 更高 浓 度 /溶 胀 交 联 聚合物 :冻 胶 和 凝胶一定剪切速率， 假塑性流体 高剪切速率下， 胀塑性流体三维结构凝胶 ， 宾汉流体 聚合物熔体 dilute polymer solutionsemi-dilute polymer solution & concentrated polymer solution concentrated polymer solution polymer gel polymer meltpolymer solutionpolymer suspensionpolymer liquids
