第 1 页 聚合物流变学复习题
一、名词解释（任选5小题，每小题2分，共10分）：
1、蠕变：在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象。
应力松弛：在温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。
或应力松弛：在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象。
2、时－温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT将
某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。
3、熔体破裂：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏的现象。
挤出胀大：对粘弹性聚合物熔体流出管口时，液流直径增大膨胀的现象。
4、熔融指数：在标准熔融指数仪中，先将聚合物加热到一定温度，使其完全熔融，然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出，以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。
5、非牛顿流体：凡不服从牛顿粘性定律的流体。 牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体。
6、假塑性流体：流动很慢时，剪切粘度保持为常数，而随剪切速率或剪切应力的增大，粘度反常地减少——剪切变稀的流体。
膨胀性流体：剪切速率超过某一个临界值后，剪切粘度随剪切速率增大而增大，呈剪切变稠效应，流体表观“体积”略有膨胀的的流体。
7、粘流活化能：在流动过程中，流动单元（即链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。
8、极限粘度：假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度（即在切变速率很高时对应的粘度）。
9、断裂韧性K1C：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是材料抵抗脆性破坏能力的韧性指标，sbCEcK21，其中， b为脆性材料的拉伸强度；C为半裂纹长度；E为材料的弹性模量；s为单位表面的表面能。
10、拉伸流动：当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动。
李润明《聚合物流变学》摘选自 周持兴《聚合物流变实验与应用》
6 流变学方法在聚合物研究中的应用
6.1 测量分子量及其分布的流变学方法
分子量(MW)和分子量分布(MWD)在确定聚合物的物理性质时起了很重要的作用，因此得
到聚合物的分子量和分子量分布对聚合物工业是必不可少的。如果已知某种可测量的物理
性质对分子量的依赖性，原则上就可以通过测量这种物理性质来确定分子量。而且对分子
量的依赖性越强，确定分子量的敏感度就越高。通常所采用的确定聚合物分子量及其分布
的方法有凝胶渗透色谱法(GPC)、光散射和本征粘度法等。表6-1列出了几种常用方法对分
子量的依赖性及敏感度(Mead 1994)。虽然这些方法(如GPC)得到了广泛的应用，但是实验
中样品的准备时间和测试时间使它们不适用于在线过程控制，而且要求所测试的聚合物能
在室温下很容易地溶解于溶剂中，但是许多工业上大量应用的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯
和含氟聚合物(聚四氟乙烯)等，在室温下可能只能部分地溶解于普通的溶剂。有时即使传
统的方法可行，这些方法的灵敏度和精度都不高，特别是对于分子量分布有高分子量尾部
的样品，而高分子量尾部对聚合物加工性能的表征有很大影响。鉴于传统方法的不足，又
由于聚合物的分子量及其分布与聚合物的粘弹性质有密切的关系，因此就有了利用聚合物
粘弹性质来确定分子量分布的流变学方法。与传统的方法相比，流变学方法可以作到快速
测量，而且不需要溶剂来溶解聚合物，因而从理论上将对任何聚合物都适用。流变学方法
的另一个优点就是对高分子量尾部的灵敏度高。
表6-1 用分子量区别线性柔性聚合物的各种方法的分子量标度
方法 对分子量的依赖性关系 对分子量的敏感度关系其它
GPC M1/2 M-1/2 排除体积 对高分子量部分不敏感
本征粘度 M0.6 M-0.4 流体体积法 对高分子量部分不敏感 光散射 M1 M0 对高分子量部分敏感
渗透压 M-1 M-2 对低分子量聚合物的数均分子量较准 零剪切粘度 M3.4 M2.4 适用于具有类似分布形状的体系
聚合物流变性能测试
-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 聚合物流变性能测试
一、实验目的
1、熟悉和了解RHEOGRAPH25型流变仪的工作原理及操作方法。
2、掌握将计算机输出流动曲线（σ-γ曲线）转换为其他形式流动曲线（lg σ-lgγ）、（lgη-lgγ）的方法。
3、掌握非牛顿指数n的计算方法。
4、掌握利用Arrhenius方程计算粘流活化能Eη的方法。
二、RHEOGRAPH25型流变仪工作原理
毛细管流变仪是目前发展得最成熟、应用最广的流变测量仪之一，其主要优点在于操作简单，测量准确，测量范围宽(剪切速率γ：10-2～105s-1 )。
毛细管流变仪测试聚合物流变性能基本原理：在一个无限长的圆形毛细管中，聚合物熔体在管中的流动是一种不可收缩的粘性流体的稳定层流流动，毛细管两端分压力差为△P，由于流体具有粘性，它必然受到自管体与流动方向相反的作用力，根据粘滞阻力与推动力相平衡等流体力学原理推导，可得到毛细管管壁处的剪切应力σ和剪切速率γ与压力、熔体流率的关系。仪器通过自身软件计算出高聚物的表观粘度，并得到相应的剪切速率和剪切应力，表观粘度的关系曲线图。
三、实验仪器及材料
仪器：德国高特福RH25型毛细管流变仪、 毛细管口模，长径比30：1，5：0.5，5：0.3；、 活塞、转矩扳手、 耐温润滑油、耐温手套、纯棉清洁布。
原料：PE、PP
四、实验内容
测定聚乙烯、聚丙烯树脂不同温度下流变性能，具体如下
第一组：PE，170℃，175℃，180℃，185℃。
第二组：PE，185℃，190℃，195℃，200℃。
第三组：PP，190℃，195℃，200℃，205℃。
第四组：PP，205℃，210℃，215℃，220℃。
五、操作步骤
1、开机
打开仪器，电脑，等候约一分钟，待初始化结束后，显示屏出现“Reference
1 聚合物流变学复习题参考答案
一、名词解释（任选 5 小题，每小题 2 分，共 10 分）：
1、蠕变：在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象。
应力松弛：在温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。
或应力松弛：在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象.
2.端末效应：流体在管子进口端一定区域内剪切流动与收敛流动会产生较大压力降，消耗于粘性液体流动的摩擦以及大分子流动过程的高弹形变，在聚合物流出管子时，高弹形变恢复引起液流膨胀，管子进口端的压力降和出口端的液流膨胀都是与聚合物液体弹性行为有密切联系的现象。
2、时－温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT 将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。
3、熔体破裂：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏的现象。
挤出胀大：对粘弹性聚合物熔体流出管口时，液流直径增
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大膨胀的现象。
4、.熔融指数：在标准熔融指数仪中，先将聚合物加热到一定温度，使其完全熔融，然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出，以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。
5、非牛顿流体：凡不服从牛顿粘性定律的流体。牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体。
6、假塑性流体：流动很慢时，剪切粘度保持为常数，而随剪切速率或剪切应力的增大，粘度反常地减少——剪切变稀的流体。
膨胀性流体：剪切速率超过某一个临界值后，剪切粘度随剪切速率增大而增大，呈剪切变稠效应，流体表观“体积”略有膨胀的的流体。
7、粘流活化能：在流动过程中，流动单元（即链段）
用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。
8、极限粘度：假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度
（即在切变速率很高时对应的粘度）。
10、拉伸流动：当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道
