下载文档原格式
一、填空题（2×10=20分）1.高分子材料流变学可分为高分子材料流变学和流变学。
2.高分子材料的结构可以分为结构和结构，影响高分子流变性质的主要结构层次为结构。
3.输运过程中的基本方程有方程，方程和方程。
4.互容高分子可以分为互容和互容两种情形。
二、选择题(单选)（2×5=10分）1.大多数聚合物流体属于：（）A．膨胀性流体 B. 膨胀性流体C. 假塑性流体D. 假塑性流体2.能有效改善聚甲醛的加工流动性的方法有：（）A．增大分子量 B. 升高加工温度 C. 提高挤出机的螺杆转速3.下列方法中不能测定聚合物熔体粘度的是：（）A．毛细管粘度计 B. 旋转粘度计C. 乌氏粘度计D. 落球粘度计4.高聚物为假塑性流体，其粘度随剪切速率的增加而（）。
A、增加B、减少C、不变5.在设计制造外径为5cm管材的模头时，应选择哪种内径的模头（）。
A、小于5cmB、5cmC、大于5cm三、判断题（2×5=10分）1.Weissenberg效应得出现是因为高分子液体具有黏性。
（）2.液体的流动黏度随外力作用时间的延长而变大的的性质称为触变性。
（）3.挤出胀大比随着剪切速率的的升高而增加，随温度的升高而增加。
（）4.挤出成型过程中同时存在拖曳流，压力流和漏流。
（）5.软化增塑剂的加入使基础胀大比增大。
（）四、名词解释（4×5=20分）法向分量；黏流态；宾汉流体；粘流活化能；触变性流体五、简答题（2×10=20分）1.如何表征高分子流体的剪切敏感性与温度敏感性？2.平均分子量和分布对聚合物熔体黏度、力学性能各有何影响？六、论述题（20分）画出牛顿流体和三种典型的无时间依赖性的非牛顿流体的流动曲线，并说明其主要流动特征。
判断15分选择20分名词解释15分简述题20分计算题30分一名词解释1.假塑性流体：黏度随剪切速率的增加而降低的流体，粘度与剪切应力之间的关系服从幂律定律，其中，非牛顿指数n<12.膨胀性流体:黏度随剪切速率的增加而升高的流体，粘度与剪切应力之间的关系服从幂律定律，其中非牛顿指数n>13.宾汉流体:指当所受的剪切应力超过临界剪切应力后，才能变形的流动的流体，亦称塑性流体，其中剪切应力与剪切速率服从τ=τy+ηpγ̇4.牛顿流体:剪切应力与剪切速率之间呈线性关系，表达式为τ=μγ̇的流体5.剪切变稀：粘度随剪切速率升高而降低6.爬杆效应：当金属杆在盛有高分子流体的容器中旋转，熔体沿杆上爬的现象7.挤出胀大：聚合物熔体挤出圆形截面的毛细管时，挤出物的直径大于毛细管模直径8.熔体破裂：聚合物熔体在毛细管中流动时，当剪切速率较高时，聚合物表面出现不规则的现象，如竹节状，鲨鱼皮状9.无管虹吸：当插入聚合物溶液中的玻璃管，提离液面之上时，聚合物溶液继续沿玻璃管流出的现象10.第一法向应力差：高聚物熔体流动时，由于弹性行为，受剪切的作用时，产生法向应力差，其中满足关系式N1=τ11−τ22=φ1∗γ̇212(N1通常为正值)11.第二法向应力差：同上，关系式为N2=τ22−τ33=φ2∗γ̇212 (N2通常为负值)12.本构方程：是一类联系应力张量和应变张量或应变速率张量之间的关系方程，而联系的系数通常是材料的常数。
13.剪切应力：单位面积上的剪切力，τ=FA14.剪切速率：流体以一定速度沿剪切力方向移动。
在黏性阻力和固定壁面阻力的作用力，使相邻液层之间出现速度差,γ̇=d v也可理解成一定间距的液层，在一定时间内的d y相对移动距离。
解答题1. 用分子链缠结的观点解释普适效应答：当高聚物的相对分子质量超过某临界值后，分子链间存在着相互缠绕点或因范德瓦耳斯力作用形成链间的物理交联点。
在分子热运动作用下，这些物理缠结点处于不断解体和重建的动平衡状态。
流变考点大全一、名词解释1. 本构方程：又称状态方程，描述应力分量与形变分量或形变速率分量之间关系的方程,是描述一大类材料所遵循的与材料结构属性相关的力学响应规律的方程. 反映流变过程中材料本身的结构特性。
2. 等粘度原则：两相高分子熔体或溶液粘度相近，易混合均匀。
3. 近似润滑假定：把原来物料在x—y平面的二维流动，在一段流道内简化成为只沿x方向的一维流动，这种简化假定称为~。
4. 剪切变稀：相同温度下，高分子液体，在流动过程中粘度随剪切速率增大而降低的现象。
5. 表观剪切黏度：表观粘度η a定义流动曲线上某一点τ与γ的比值6. Banis效应：又称口型膨胀效应或挤出胀大现象，是指高分子熔体被迫挤出口模时，挤出物尺寸d大于口模尺寸D，截面形状也发生变化的现象。
7. 粘流活化能：E定义为分子链流动时用于克服分子间位垒跃迁到临近空穴所需要的最小能量，它表征粘度对温度的依赖性，E越大，粘度对温度的依赖性越强，温度升高，其粘度下降得越多。
8. 法向应力差：两个法向应力分量差值在各种分解中始终保持不变，定义法向应力差函数来描写材料弹性形变行为。
9. 零切黏度：剪切速率接近于0时，非牛顿流体对应的粘度值。
10. 表观粘度：流动曲线上某点与原点连线的斜率11. 弯流误差：高分子液体流经一个弯形流道时，液体对流道内侧壁和外侧壁的压力，会因法向应力差效应而产生差异。
12. 拉伸粘度：聚合物在拉伸过程中拉伸方向的总的法向应力与拉伸速率的比值。
13. 第二牛顿区;假塑性流体在当前剪切速率很高时，剪切粘度会趋于一个定值，而这一剪切区域称为假塑性流体的第二牛顿区。
14. 触变性：等温条件下，某些液体流动粘度随外力作用时间长短发生变化的性质，其中粘度变小为触变性。
15. Tf：黏流温度，高分子高弹态与粘流态之间转变的温度，大分子链产生重心位移的整链相对运动。
16. Tg：玻璃化温度，分子链段运动，解除冻结的温度，形变可以恢复。
名词解释?流变学：研究材料流动及变形规律的科学。
?假塑性流体：指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体。
?韦森堡效应&爬杆现象&包轴现象：当圆棒插入容器中的高分子液体中旋转时，没有因惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在旋转棒附近，出现沿棒向上爬的“爬杆”现象。
?巴拉斯效应&挤出胀大&弹性记忆效应：指高分子被强迫挤出口模时，挤出物尺寸要大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象。
?法向应力效应：聚合物材料在口模流动中，由于自身的黏弹特性，大分子链的剪切或拉伸取向导致其力学性能的各向异性，产生法向应力效应。
?松弛时间：是指物体受力变形，外力解除后材料恢复正常状态所需的时间。
?表观粘度：非牛顿型流体流动时剪切应力和剪切速率的比值。
?*入口校正：对于粘弹性流体，当从料筒进入毛细管时，由于存在一个很大的入口压力损失，因此需要通过测压力差来计算压力梯度时所进行的校正。
?本构方程：描述应力分量与形变分量或形变速率分量之间关系的方程,是描述一大类材料所遵循的与材料结构属性相关的力学响应规律的方程. 反映流变过程中材料本身的结构特性。
?*粘流活化能：E定义为每摩尔运动单元所需要的能量，它表征粘度对温度的依赖性，E越大，粘度对温度的依赖性越强，温度升高，其粘度下降得越多。
?*第二光滑挤出区：当剪切速率继续增大时，熔体在模壁附近会出现“全滑动”，这时会得到表面光滑的挤出物，这一区域称为第二光滑挤出区。
?*第一法向应力差：沿流动（受力）向的应力与垂直于流向（法向）的应力之差。
?*触变性流体：在恒温和恒定的切变速率下，粘度随时间递减的流体。
?*震凝性流体：在恒温和恒定的切变速率下，粘度随时间递增的流体。
?*平衡转矩：胶料混炼时，转矩随物料的不断均化最终达到的平衡值。
?拉伸粘度：拉伸应力与拉伸应变速率之比，表示流体对拉伸流动的阻力。
?*宾汉流体: 与牛顿型流体的流动曲线均为直线，但它不通过原点，只有当剪切应力超过一定屈服应力值之后才开始塑性流动。
复习名词解释：
1假塑性流体：高聚物熔体流动时，剪切粘度随剪切速率增加而降低的流体。
2等温流动：流体在任何部位的流动状态保持恒定，不随时间变化。
3魏森贝格效应：杆在聚合物熔体中旋转时，熔体沿杆上爬的现彖。
4非牛顿流体：流体流动时，剪切粘度与剪切速率的关系不是线性关系（或不满足牛顿电脑功率）的流体。
5.粘性耗散：高聚物熔体被挤压通过一个很窄的口模时，由于剪切摩擦产生热量的现象。
6入口效应：高聚物熔体被挤压通过一个很窄的口模时，在口模入口处，由于弹性而引起熔体在口模入口处产生压力降。
7魏森贝格效应：当杆在盛有非牛顿流体（聚合物熔体）的容器屮旋转时，流体会沿杆上爬，形成中间高，周边凹的现象。
主要是由第二法向应力差效应引起的。
8第一法向应力差：用函数= - ”22二％一厂22 =0龙I，N1称为第一法向应力差，妙|
称为法向应力差系数。
9剪切变稀：高聚物熔体流动时，剪切粘度随剪切速率增加而降低的现象。
10不稳定流动和熔体破裂：高分子熔体从口模挤出时，超过某一临界剪切速率，分别出现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、螺旋形畸变，最后导致无规则的挤出物断裂。
11胀塑性流体：剪切粘度随剪切速率增加而增大的流体。
12.挤出胀大：高分子熔体从口模挤出时，挤出物的直径比毛细管口模直径大的现象。
13.宾汉流体:流体所受的剪切应力超过临界剪切应力后，才能变形流动的流体。
14.剪切变稀:流体的剪切粘度随着剪切速率增加而下降的性质。
15熔体破裂：高分子熔体从口模挤出时，挤出物的表面呈现不规则的现象的现象。
16.零剪切粘度:剪切速率趋向于零时熔体的粘度。
问答题
1阐述非牛顿流体的种类及流动性为的特点。
答：非牛顿流体是指流体的剪切应力和剪切速率之间呈现非线性的曲线关系。
其特点是剪切应力和剪切速率不成正比的线性关系。
非牛顿流体分为宾汉流体、膨胀性流体和假塑性流体。
宾汉流体在流动前存在一个剪切屈服应力厂。
只有当剪切应力高于匚时，流体才开始流
动。
因此其流体方程为T-T y=T]p y o
假塑性流体英特征是粘度随剪切速率或剪切应力增大而降低。
主要原因是高聚物的细长分子链，在流动方向的取向使粘度下降。
剪切速率的增加比剪切应力增加的快。
膨胀性流体特征是粘度随剪切速率或剪切应力增大而升高。
剪切速率的增加比剪切应力增加的慢。
对于假塑性流体和膨胀性流体的非牛顿流变行为通常用函数T=Kf来描述。
K值越大,
流体越稠。
对于假塑性流体〃<1 ,对于膨胀性流体” > I。
2阐述假塑性流体普适曲线特点，并用分子链缠结观点解释。
答：高聚物流动曲线分三个区，在低剪切速率下，粘度为零件切粘度并保持不变，称为第一牛顿流动区。
随着剪切速率的增大，粘度随着剪切速率的增加而降低，称为假塑性流动区。
当剪切速率继续增大时，粘度保持不变，称为第二牛顿流动区。
分子链缠结的观点：当高聚物的相对分子质量超过某临界值后，分子链间存在着相互缠绕点或因范徳瓦尔斯力作用形成链I'可的物理交联点。
在分子热运动作用下，这些物理缠结点处于不断解体和重建的动平衡状态。
整个高聚物熔体或浓溶液具有不断变化着的你网状结构。
在低剪切速率下，大分子链的高度缠结，流动阻力很大。
由于剪切速率很小，缠结点的破坏等于缠结的形成，粘度能保持恒定的最大值n o,具有牛顿流体的流动行为.当剪切速率增大时,大分子在剪切作用下发生构象变化.随着剪切速率增大，缠结的解除和破坏增多, 而缠结的重建越來越少.大分子链和链段沿着流动方向的収向越來越明显.这样使流动阻力减小，表观粘度叽卜降，表现了假塑性的剪切变稀的流动特征.当剪切速率继续增大时，在强剪切作用下，大分子的拟网状结构完全被破坏.高分子链沿着剪切方向高度取向排列，流体粘度达到最小值n g,且有牛顿流体的流动行为。
3、对聚合物熔体的粘性流动曲线划分区域，用分子理论解释不同区域现象产牛的原因。
答：高聚物流动曲线分三个区，在低剪切速率下，粘度为零件切粘度并保持不变，称为笫一牛顿流动区。
随着剪切速率的增大，粘度随着剪切速率的增加而降低，称为假塑性流动区。
当剪切速率继续增大时，粘度保持不变，称为第二牛顿流动区。
分子链缠结的观点：当高聚物的相对分子质量超过某临界值后，分子链间存在着相互缠绕点或因范德瓦尔斯力作用形成链间的物理交联点。
在分子热运动作用下，这些物理缠结点处于不断解体和重建的动平衡状态°整个高聚物熔体或浓溶液具有不断变化着的你网状结构。
在低剪切速率下, 大分子链的高度缠结，流动阻力很大。
由于剪切速率很小，缠结点的破坏等于缠结的形成，粘度能保持恒定的最大值n o,具有牛顿流体的流动行为.当剪切速率增大时，大分子在剪切作用下发生构象变化.随着剪切速率增大，缠结的解除和破坏增多，而缠结的重建越来越少. 人分子链和链段沿着流动方向的取向越来越明显•这样使流动阻力减小，表观粘度Ha下降, 表现了假塑性的剪切变稀的流动特征•当剪切速率继续增大时，在强剪切作用下，大分子的拟网状结构完全被破坏.高分子链沿着剪切方向高度収向排列，流体粘度达到最小值耳8,且有牛顿流体的流动行为。
4、简述聚合物熔体分子链支链对熔体粘度的影响。
答：分子的支链短，使分子链Z间的距离增人，缠结点减少，熔体粘度降低。
支链越多越短，粘度就越低。
在相同平均分子量情况下，支链越短，熔体粘度越低。
5简述聚合物熔体普适流动曲线，用分子链缠结的观点解释〃0,仟保持不变的原因。
答：高聚物流动曲线分三个区，在低剪切速率下，粘度为零件切粘度并保持不变，称为第一牛顿流动区。
随着剪切速率的增大，粘度随着剪切速率的增加而降低，称为假塑性流动区。
当剪切速率继续增大时，粘度保持不变，称为第二牛顿流动区。
分子链缠结的观点：当高聚物的相对分子质量超过某临界值后，分子链间存在着相互缠绕点或因范徳瓦尔斯力作用形成链I'可的物理交联点。
在分子热运动作用下，这些物理缠结点处于不断解体和重建的动平衡状态。
整个高聚物熔体或浓溶液具有不断变化着的你网状结构。
第一牛顿流动区，在低剪切速率下，大分子链的高度缠结，流动阻力很大。
由于剪切速率很小，缠结点的破坏等于缠结的形成，粘度能保持恒定的最人值no,具有牛顿流体的流动行为•.第二牛顿流动区，当剪切速率继续增大时，在强剪切作用下,大分子的拟网状结构完全被破坏•高分子链沿着剪切方向高度取向排列,流体粘度达到最小值H 8,且有牛顿流体的流动行为・。
6简述温度和剪切速率对熔体粘度的影响。
随着温度的升高，聚合物熔体的粘度下降。
对于不同材料,剪切粘度对剪切速率敏感性不同。
在剪切剪切速率很低的情况下增加，熔体粘度不随剪切速率变化。
当剪切速率达到一定值时,
随着剪切速率的增加熔体粘度降低。
对于不同材料，剪切粘度对剪切速率敏感性不同。
当剪切速率较高时，熔体粘度保持不变。
7采用不同长径比毛细管测定高聚物熔体的压力降和剪切速率，如何分别对剪切应力和剪切速率进行校正，并阐述对其校正的原因。
答：对剪切速率按如下公式进行校正
・ 3n + l .
式中力为表观剪切速率。
对剪切应力按如下公式进行校正
21
式中△几”为入口效应压力。
对剪切应力进行修正主要是因为毛细管入口处存在入口效应压力o
对剪切速率进行修正主要是因为聚合物熔体呈非牛顿特性，速度分布呈柱塞状，壁面处的实际剪切速率通常高于表观剪切速率，所以需要修正。
&如何理解随着剪切速率的增加，挤出制品表面粗糙度增加？
答:聚合物熔体在挤岀过程中，熔体容易发生挤出胀人。
剪切速率较低时,挤出物表面光滑且形状均匀。
当剪切速率达到某值时，挤出物表面失去光泽且表面粗糙。
当剪切速率超过临界剪切速率时,熔体发生熔体破裂，挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离碎片等。
当挤出制品冷却后，表面较粗糙。
这是因为低剪切速率下，各种弹性扰动被熔体粘性抑制，在高剪切速率下，流体的弹性扰动难以抑制，引起熔体破裂。
剪切速率越高，熔体破裂越严重，因而随着剪切速率的增加,挤出制品表面粗糙度增加。
