高分子流變學(xué)

1、高分子流變學(xué)1、 簡(jiǎn)介高分子流變學(xué)是高分子材料及工程專業(yè)的重要課程，我專業(yè)設(shè)此課程為專業(yè)選修課。本課程在高分子化學(xué)、高分子合成工藝原理、高分子物理以及工程力學(xué)等課程的基礎(chǔ)上，著重介紹流變學(xué)行為額基本原理和高分子材料流動(dòng)與變形的基本行為，介紹了高分子材料流動(dòng)變形行為與經(jīng)典黏性體和彈性體之間的不同之處，深入討論剪切作用、溫度、壓力、結(jié)構(gòu)和時(shí)間等因素對(duì)高分子流變性質(zhì)的影響，并介紹了流變學(xué)的測(cè)試原理和基本研究方法。進(jìn)一步為高分子材料及其制品的設(shè)計(jì)優(yōu)化、加工工藝和加工設(shè)備的選擇改進(jìn)提供必要的理論依據(jù)。二、第1章 緒論第1節(jié) 流變學(xué)的發(fā)展一 定義流變學(xué)是研究材料的流動(dòng)和變形的科學(xué)，它是一門介于力學(xué)、化學(xué)、

2、物理與工程科學(xué)之間的新興交叉學(xué)科。2 流變學(xué)產(chǎn)生的簡(jiǎn)史與發(fā)展流變學(xué)的誕生：賓漢（奠基人）與雷諾的故事；流變學(xué)的發(fā)展：流變學(xué)出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 20 年代；麥克斯韋的貢獻(xiàn)；早期國(guó)際流變學(xué)發(fā)展；目前關(guān)于流變學(xué)的研究十分活躍；流變學(xué)應(yīng)用：流變學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)；流變學(xué)與地球科學(xué)；流變學(xué)與土木工程；3 流變學(xué)的研究對(duì)象：流動(dòng)的固體；非牛頓流體。4 流變學(xué)的研究?jī)?nèi)容：本構(gòu)方程；力學(xué)模型；物理模型。5 其他流變學(xué)技術(shù)：磁流變學(xué)；電流變學(xué)；血液流變學(xué)。第2節(jié) 高分子流變學(xué)概述一 定義：高分子材料流變學(xué) 研究高分子液體，主要指高分子熔體、高分子溶液，在流動(dòng)狀態(tài)下的非線性粘彈行為，以及這種行為與材料結(jié)構(gòu)及其它物理、化

3、學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。2 高分子流變學(xué)的發(fā)展3 高分子流變學(xué)研究?jī)?nèi)容：結(jié)構(gòu)流變學(xué)；加工流變學(xué)。4 高分子流變學(xué)研究方法：擠出式流變儀；轉(zhuǎn)動(dòng)式流變儀；轉(zhuǎn)矩流變儀。第3節(jié) 流變學(xué)與聚合物工業(yè)的關(guān)系1 高分子加工的基本類型1. 塑料加工：擠出、注塑2. 纖維加工：口模、拉伸及拉伸粘度3. 橡膠加工：壓延、密煉、擠出2 基本關(guān)系概述3 在聚合物材料加工中的應(yīng)用第四節(jié) 流變學(xué)在化妝品中的應(yīng)用第二章 線性粘性流動(dòng)第一節(jié) 基本概念一 流動(dòng)的類型1. 層流、湍流層流，穩(wěn)定流動(dòng)，流體可看作是假想的層狀流體所組成，層與層之間沒(méi)有流動(dòng)。湍流，不穩(wěn)定流動(dòng)，無(wú)所謂層的概念，竄流產(chǎn)生。2. 剪切流動(dòng)、拉伸流動(dòng)剪切流動(dòng)：流體在流動(dòng)

4、過(guò)程中存在來(lái)自于邊界與流體層或流體層之間的剪切作用；速度梯度與流動(dòng)方向 垂直；剪切流動(dòng)產(chǎn)生橫向速度梯度場(chǎng)。拉伸流動(dòng)：流體在牽引力的作用下產(chǎn)生變細(xì)、變長(zhǎng)的流動(dòng)過(guò)程；速度梯度與流動(dòng)方向平行；拉伸流動(dòng)產(chǎn)生縱向速度梯度場(chǎng)。拖曳流動(dòng)、壓力流動(dòng)：拖曳流動(dòng)與壓力流動(dòng)同屬剪切流動(dòng)。2 剪切應(yīng)力、剪切速率與剪切粘度1. 剪切應(yīng)力：沿流動(dòng)方向，作用在每一層單位面積上的剪切力，叫做剪切應(yīng)力（）。2. 剪切速率：那么，剪切應(yīng)變速率就等于即 。3. 剪切粘度：在流體內(nèi)部某點(diǎn)處的剪切應(yīng)力與剪切速率的比值。三、牛頓型流體與非牛頓型流體1. 牛頓型流體：牛頓流體是指符合牛頓流動(dòng)規(guī)律的流體，也就是流體的剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變速率成

5、正比例關(guān)系，粘度為常數(shù)的線性粘性流體。2. 非牛頓型流體：不遵循牛頓粘度定律的流體都稱之為非牛頓流體。3. 假塑性流體的普適流動(dòng)曲線與表觀粘度普適流動(dòng)曲線如下圖4、 拉伸流動(dòng)5、 觸變性第2節(jié) 線性粘性流動(dòng)1、 圓管中的流動(dòng)分析 圓管中流體的線速度分布：2、 狹縫中的流動(dòng)分析狹縫中流體的線速度分布：3、 同軸環(huán)隙中的旋轉(zhuǎn)流動(dòng) 同軸環(huán)隙中流體的線速度分布： 4、 粘度測(cè)量落球粘度計(jì)；烏氏粘度計(jì)；同軸圓筒粘度計(jì)；孔式粘度計(jì)。第3章 流變學(xué)測(cè)量第1節(jié) 引言1. 流變測(cè)量的目的2. 流變測(cè)量學(xué)的具體任務(wù)3. 常用流變測(cè)量?jī)x器的類型4. 根據(jù)物料的形變歷史分類5. 根據(jù)物料的流動(dòng)形式分類第2節(jié) 毛細(xì)管流

6、變儀1、 基本構(gòu)造2、 毛細(xì)管流變儀工作原理剪切應(yīng)力；冪律流體的剪切速率；剪切速率的一般推導(dǎo)過(guò)程。3、 數(shù)據(jù)處理與流變實(shí)驗(yàn)曲線負(fù)載（剪切速率）；活塞運(yùn)動(dòng)速度（剪切速率）；流動(dòng)指數(shù)n；流變實(shí)驗(yàn)曲線；入口效應(yīng)（入口損失）校正。第3節(jié) 雙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩流變儀第4節(jié) 旋轉(zhuǎn)流變儀：錐板流變儀；門尼粘度計(jì)。第4章 高聚物熔體的彈性和粘度影響因素第1節(jié) 高聚物熔體的彈性1、 高聚物熔體的流動(dòng)通過(guò)鏈段位移運(yùn)動(dòng)完成 小分子液體的流動(dòng)是通過(guò)向空穴遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)的；粘流活化能小分子流體，符合Arrenius方程；高聚物熔體的流動(dòng)通過(guò)鏈段躍遷實(shí)現(xiàn)。2、 高分子的流動(dòng)伴有高彈形變3、 熔體彈性原理：應(yīng)力回復(fù)4、 彈性表現(xiàn)：法向應(yīng)

7、力效應(yīng)；離模膨脹現(xiàn)象；熔體破裂現(xiàn)象。5、 高聚物熔體彈性的控制6、 彈性表現(xiàn)與表觀粘度7、 高聚物熔體彈性的表征及測(cè)試方法：旋轉(zhuǎn)式流變儀；毛細(xì)管型流變儀；流動(dòng)雙折射法；熔體彈性指數(shù)法；8、 測(cè)量高聚物熔體彈性的意義第2節(jié) 高聚物熔體粘度的影響因素1、 高聚物結(jié)構(gòu)對(duì)于粘度的影響分子鏈的柔性與極性；分子量；分子量分布；支化度；2、 剪切速率與剪切應(yīng)力高聚物粘度與剪切速率的依賴性；不同條件（分子量；分子量分布；高聚物的種類；粘度對(duì)剪切應(yīng)力的依賴性）下剪切速率對(duì)高聚物熔體黏度的影響；3、 溫度的影響溫度對(duì)粘度的影響；粘流活化能E；4、 填料與配合劑炭黑；碳酸鈣；增塑劑及其它；第5章 流變學(xué)基礎(chǔ)方程及其初步應(yīng)用第1節(jié) 流變學(xué)基礎(chǔ)方程1、 流動(dòng)場(chǎng)的連續(xù)性方程（物料守恒）1、 流動(dòng)場(chǎng)的連續(xù)性方程2、 流體力學(xué)分析方法：流體運(yùn)動(dòng)的兩種表示方法；質(zhì)量守恒基本方程；2、 流動(dòng)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方程（動(dòng)量守恒）1、 作用在運(yùn)動(dòng)流體上的力、應(yīng)力： 質(zhì)量力；表面力、一點(diǎn)處的應(yīng)力；2、 張量的初步概念：應(yīng)力張量；張量與張量的描述；3、 流動(dòng)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方程3、 流動(dòng)場(chǎng)的能量方程（能量守恒）1、 流動(dòng)場(chǎng)的能量方程第2節(jié) 流變學(xué)基礎(chǔ)方程的初步應(yīng)用1、 兩平行平板間的流動(dòng)過(guò)程2、 在縫模中流動(dòng)過(guò)程的分析3、 輥筒上的成型加工過(guò)程4、 擠出成型過(guò)程第6章 高分子合金的流