高分子材料流变学教

高分子材料流变学教学引言高分子材料流变学是研究高分子材料在外力作用下的变形和流动行为的学科，对于合理设计高分子材料的工艺参数、提高高分子材料的加工性能具有重要意义。

本文将介绍高分子材料流变学教学的内容、教学方法和案例分析，以帮助学生深入了解该学科的基本概念和实际应用。

教学内容高分子材料流变学教学主要包括以下内容：1.高分子材料的力学性能：介绍高分子材料的弹性、塑性和黏弹性等力学性能，以及与这些性能相关的工艺因素和材料结构的关系。

2.流变学基本概念：介绍高分子材料流变学的基本概念，包括应力、应变、应变速率、粘度、屈服应变等，以及流变学中常用的测试方法和仪器。

3.流变学模型与实验数据处理：介绍高分子材料流变学的常用模型，如弹性模型、粘弹性模型和塑性流变模型，并探讨如何利用实验数据对模型进行参数拟合和分析。

4.高分子材料加工和应用：介绍高分子材料在不同加工条件下的流变行为，如挤出、注塑和拉伸等，以及高分子材料的应用领域，如塑料制品、橡胶制品和复合材料等。

教学方法高分子材料流变学教学可以采用以下方法：1.理论讲解：通过教师的讲解，介绍高分子材料流变学的基本概念和理论知识，帮助学生建立起对该学科的整体认识和框架。

2.实验操作：通过实验操作，让学生亲自进行流变学测试，并学习如何操作流变仪器和处理实验数据，加深对流变学知识的理解和应用。

3.讨论和案例分析：通过讨论和案例分析，引导学生分析和解决实际问题，培养学生的独立思考和问题解决能力。

4.专业实习：安排学生到工业企业或科研机构进行实习，让学生实践所学的流变学知识，并了解高分子材料流变学在实际工作中的应用。

案例分析下面以挤出加工为例进行案例分析：挤出是一种常用的高分子材料加工方法，通过挤出机将高分子材料加热融化后，通过模具挤出成型。

在挤出过程中，高分子材料会受到剪切力和压力的作用，因此流变学的知识对于优化挤出工艺和提高产品质量具有重要影响。

在案例中，学生需要分析挤出过程中高分子材料的流变行为，并根据实验数据对材料流变模型进行拟合和参数分析。

《高分子流变学》一、简介高分子流变学是高分子材料及工程专业的重要课程，我专业设此课程为专业选修课。

本课程在高分子化学、高分子合成工艺原理、高分子物理以及工程力学等课程的基础上，着重介绍流变学行为额基本原理和高分子材料流动与变形的基本行为，介绍了高分子材料流动变形行为与经典黏性体和弹性体之间的不同之处，深入讨论剪切作用、温度、压力、结构和时间等因素对高分子流变性质的影响，并介绍了流变学的测试原理和基本研究方法。

进一步为高分子材料及其制品的设计优化、加工工艺和加工设备的选择改进提供必要的理论依据。

二、第一章绪论第一节流变学的发展一．定义流变学是研究材料的流动和变形的科学，它是一门介于力学、化学、物理与工程科学之间的新兴交叉学科。

二．流变学产生的简史与发展流变学的诞生：宾汉（奠基人）与雷诺的故事；流变学的发展：流变学出现在 20 世纪 20 年代；麦克斯韦的贡献；早期国际流变学发展；目前关于流变学的研究十分活跃；流变学应用：流变学与现代工业；流变学与地球科学；流变学与土木工程；三．流变学的研究对象：流动的固体；非牛顿流体。

四．流变学的研究内容：本构方程；力学模型；物理模型。

五．其他流变学技术：磁流变学；电流变学；血液流变学。

第二节高分子流变学概述一．定义：高分子材料流变学——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它物理、化学性质的关系。

二．高分子流变学的发展三．高分子流变学研究内容：结构流变学；加工流变学。

四．高分子流变学研究方法：挤出式流变仪；转动式流变仪；转矩流变仪。

第三节流变学与聚合物工业的关系一．高分子加工的基本类型1. 塑料加工：挤出、注塑2. 纤维加工：口模、拉伸及拉伸粘度3. 橡胶加工：压延、密炼、挤出二．基本关系概述三．在聚合物材料加工中的应用第四节流变学在化妆品中的应用第二章线性粘性流动第一节基本概念一．流动的类型1. 层流、湍流层流，稳定流动，流体可看作是假想的层状流体所组成，层与层之间没有流动。

《高分子材料流变学》课程介绍与修读指导建议（复合）课程中英文名称：高分子材料流变学（Polymer Rheology）课程编号：B03020300课程性质：专业基础课开设学期及学时分配：第五学期，每周2学时，共32学时适用专业及层次：高分子材料与工程、复合材料与工程，本科先行课程：高等数学、大学物理、物理化学、高分子化学、高分子物理后继课程：橡胶工艺学、聚合反应工程学、塑料成型工艺学教材：《高分子材料流变学》，吴其晔编著，高等教育出版社，2002年推荐参考书：1．《聚合物加工流变学》，C. D. Han著，徐僖、吴大诚译，科学出版社，1985年2．《聚合物流变学》，Nelsen L E 著，范庆荣、宋家琪译，科学出版社，1983年课程目的与内容：《高分子材料流变学》是高分子材料与工程专业本科生的必修课，是关联高分子材料结构性能系与高分子工程的桥梁。

通过学习本课程，可使学生①对高分子材料加工过程的基本原理有比较全面的认识，理解高分子材料的流变性质与材料的结构、性能、制品配方、加工工艺条件、加工机械及模具的设计和应用之间的关系；②掌握高分子材料的基本流变学性质和基本实验方法和手段，为进一步学习后续课程打下基础；③了解典型高分子材料成型加工过程的流变学原理，获得分析和改进生产工艺、指导配方设计、开发和应用高分子材料的理论基础。

课程修读指导建议：1.学习之关键在于掌握抽象概念所对应的物理实质；2.注重流变学知识的实际应用，加强对理论与实验实践结合实例的学习。

Course name:Rheology of Polymer MaterialsCourse Code: A03020300Course Type:Professional Basic CourseSemester and Class Hours: the 6th Semester, 2×16 HoursApplicable Major and Level: Polymer Materials and Engineering and Similar Major, UndergraduatePrior Courses: Physical Chemistry, Polymer PhysicsSuccessive Courses: Rubber Technology, Polymerization Reaction Engineering,Plastic Molding TechnologyTextbook: Polymer Rheology, Qiye Wu, Higher Education Press, 2002Recommended References:1. Polymer Processing Rheology, C. D. Han, Science Press, 19852. Polymer Rheology, L. E. Nelsen, Translated Chinese by QR Fan & JQ Song, Science Press, 1983Course Goals, Content and Requirements:Rheology of Polymer Materials, which combines polymer structure & property with polymer engineering, is one of compulsory courses for undergraduates majored in polymer materials & engineering. By learning this course, the following goals can be fulfilled.Firstly, students should learn comprehensivelythe basic principles of polymer processing, understand relationships of the rheology of polymers with polymer structure & property, product formula, processing condition, processing machinery and mould design. Secondly, students can master the polymers’ rheological properties and experimental methods, which are the foundation for the follow-up courses. Thirdly, students can comprehend the rheological principles of classical polymer processing & molding, and understand theories for improving the processing technology, directing polymer formula design , and developing new polymer materials.。

高分子材料加工流变学讲义专业：机械自动化李勇2013/01/31第一章高分子材料加工流变学简介第一节前言讲解重点：流变学的定义、研究范围、应用领域；学习高分子材料加工流变学的意义。

课时分配及教学形式：2学时，课堂教学一、流变学概念1、流变学定义: 流变学是一门研究材料流动及变形规律的科学。

2、高分子材料流变学：是研究高分子液体，主要指高分子熔体、溶液在流动状态下的非线形粘弹行为以及这种行为与材料结构及其他物理、化学性能的关系。

高分子材料流变学又分为：高分子材料结构流变学：又称微观流变学或分子流变学。

研究分子链结构、聚集态结构与其流动变形行为的关系高分子材料加工流变学：宏观流变学或微象流变学：主要研究与高分子材料加工工程有关的理论和技术问题。

很久以来，流动与变形是属于两个范畴的概念：流动是液体材料的属性，液体流动时，表现出粘性行为，产生永久变形。

变形不可恢复并耗散部分能量。

液体①遵从牛顿流动定律：材料所受的剪切应力与剪切速率成正比，σ=ηγ②流动过程中总是一个时间过程。

固体①固体变形时遵从胡克定律：材料所受应力与变形量成正比，σ=Eε应力、应变之间的响应为瞬时响应，与时间无关。

变形是固体（晶体）材料的属性。

固体变形时，表现出弹性行为，其产生的弹性变形在外力撤消时能够恢复，且产生变形时贮存能量，变形恢复时还原能量，材料具有弹γε流动→液体→粘性→耗散能量→产生永久形变→无记忆效应→牛顿定律→时间过程变形→固体→弹性→贮存能量→变形可以恢复→有记忆效应→胡克定律→瞬时响应牛顿流体和胡克弹性体是两类性质被简化的抽象物体，实际材料往往表现出远为复杂的力学性质。

如沥青、黏土、橡胶、石油、蛋清、血桨、食品、化工原材料、泥石流、地壳。

高分子材料既能流动，又能变形；既有粘性，又有弹性；变形中发生粘性损耗，流动时又有弹性记忆效应，属于粘、弹性结合，流、变性并存。

对于这类材料，仅用牛顿流动定律或胡克弹性定律已无法全面描述其复杂力学响应规律，必须发展一门新学科——流变学对其进行研究。

高分子材料流变学教学-----------------------作者：-----------------------日期：高分子材料流变学Polymer rheology一、课学时：40学时；学分：2学分二、使用专业：高分子化学与物理、材料学、材料加工工程、高分子机械设计三、预修课程：高分子化学、高分子物理学、高分子结构与性能、高分子加工原理、场论四、教学目的：《高分子材料加工原理》是高分子材料与工程专业本科生的必修课，课程设置的目的是：1．使学生对高分子材料加工过程的基本原理，主要包括高分子材料在成型加工过程中的基本流变学原理和传热学原理有比较全面的认识。

结合高分子物理学、材料加工工艺学、加工机械及模具设计，理解高分子材料的流变性质、传热性能与材料的结构、性能、制品配方、加工工艺条件、加工机械及模具的设计和应用之间的关系。

2．掌握高分子材料的基本流变学性质和传热学性能；了解研究高分子材料流变性质、传热性能的基本数学、力学方法；掌握测量、研究高分子材料流变性质、传热性能的基本实验方法和手段。

为进一步学习《聚合反应工程学》、《材料成型加工工艺学》、《材料成型加工机械》、《模具设计》等课程打下基础。

3．讨论典型高分子材料成型加工过程的流变学、传热学原理，讨论多相聚合物体系（复合材料）的流变性质和传热性能，为分析和改进生产工艺、指导配方设计、开发和应用高分子材料提供一定的理论基础。

本课程属一门多学科交叉，理论性与实践性均很强的新兴学科，国目前尚无统一大纲和教材。

鉴于目前介绍关于高分子材料传热性能的书籍比较混乱，本大纲暂时先拟定讲授高分子材料流变学的基本容和要求。

以后条件成熟时，再补充高分子材料传热学方面的容。

高分子流变学要求的教学时数为32学时，高分子传热学要求的教学时数为16学时，总计教学时数为48学时。

关于高分子材料流变学部分，本大纲遵循基本理论与生产实践相结合，既有一定广度，又有一定深度、新度，材料宏观性质与微观结构分析相结合，唯象性讨论与建立数学模型相结合的特点，按照少而精的原则，设置了七章二十节容，教学时数为32学时。