1、 绪论流变学 是一门研究材料流动及变形规律的科学。聚合物流变学 则是研究高分子液体,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他物理、化学性质的关系。流变学概念 流动是液体材料的属性,而变形是固体 (晶体 )材料的属性。 液体 流动时,表现出粘性行为,产生永久变形,形变不可恢复并耗散掉部分能量。 -牛顿定律 固体 变形时,表现出弹性行为,其产生的弹性形变在外力撤消时能够恢复,且产生形变时贮存能量,形变恢复时还原能量,材料具有弹性记忆效应。 -胡克定律 流变性实质就是 “固一液两相性 ”同存,是一种 “粘弹性 ”表现。但这种粘弹性不是在小变形下的线性粘
2、弹性,而是材料在大变形、长时间应力作用下呈现的非线性粘弹性。流变学的发展 科学流变学自诞生至今仅有四分之三个世纪的时间。 1928年,美国物理化学家 E.C.Bingham正式命名 “ 流变学 (rheology)” 的概念 ,次年成立了流变学会,创办了流变学报(Journal of Rheology), 一般将此公认为流变学诞生日。流变学是 一个多学科交叉的边缘学科 1945年 M Reiner研究流体的非线性粘性理论和有限弹性形变理论指出,欲使爬杆现象的 Weissenberg效应不出现,必施以正比于转速平方的压力 . 不久后 , R.S.Rivlin得到了著名历史难题 Poynting效
3、应 不可压缩弹性圆柱体扭转时会沿轴向伸长 的精确解 。 l991年,诺贝尔物理学奖得主,法国科学家 de Gennes在研究高分子浓厚体系的非线性粘弹性理论方面作出突出贡献,提出大分子链的蛇行蠕动模型,合理处理了 “ 缠结” (entanglement)对高分子浓厚体系粘弹性的影响。 de Gennes 以 “ 软物质 ” (soft matter)为题作为其颁奖仪式的演讲题目,首次提出存人们熟知的固体和液体之间,尚存在着一类 ” 软物质” 的概念。 从字面上理解,软物质是指触模起来感觉柔软的那类凝聚态物质。 严格些讲,软物质是指施加给物质瞬间的或微弱的刺激,都能作出相当显著响应和变化的那类凝
4、聚态物质。 de Gennes以天然橡胶树汁为例,在树汁分子中 ,只要平均每 200个碳原子中有一个与硫发生反应,就会使流动的橡胶树汁变成固态的橡胶。这种如此小的结构变化而引起体系性质的巨大变异,揭示了高分子这类物质因弱外部作用而发生明显状态变化的软物质特性。2 高分子材料流变学研究的内容和意义 结构流变学 :微观流学或分子流变学,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)之间的关系,获得流动模型和本构方程,建立宏观性质与微观结构的关系。 加工流变学 :属宏观流变学或唯象性流变学,主要研究与高分子材料加工工程有关的理论与技术问题。 高分子材料流变学研究的内容:高分子材料流变学研究的内容: 流变学可分为结构流变学和 加工流变学研究和学习流变学的意义 一个高分子科学工作者,尤其是从事高分子材料工程的科学工作者,如果不掌握有关现代高分子材料流变学的理论与实践,必将在日后激烈的科技竞争中,在高分子工程和工艺的科学研究和新型材料的开发设计中处于被动的地位。 流变学作为一门新兴的研究材料结构与性能关系的科学,与高分子科学的任一分支均有密切关系。