1《 高分子材料加工工艺》聚合物流变学基础
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名词解释动态力学性能:材料在交变力场作用下的力学性能。
爬杆现象:法向应力超过了离心力就将流体沿旋转轴向上推。
挤出膨胀:聚合物熔体经口模挤出后,其断面膨胀,大于口模的断面。
无管虹吸:对牛顿型流体,当虹吸管提高到离开液面时,虹吸现象立即终止。
对高分子液体,如聚异丁烯的汽油溶液或聚醣在水中的微凝胶体系,当虹吸管升离液面后,杯中的液体仍能源源不断地从虹吸管流出,这种现象称无管虹吸效应。
临界分子量:聚合物的性质随分子量的增加或减少,变化规律发生转折所对应的分子量。
蠕变实验:在不同的材料上瞬时地加上一个应力并保持恒定,然后观察各种材料的应变随时间的变化的实验。
应力松弛实验:使材料试样瞬时产生一个应变,保持恒定,然后观察应力随时间的变化的实验。
涂-4杯:国内应用最广泛的一种粘度杯,按GB/T 1723-93设计,适用于测量涂料及其它相关产品的条件粘度。
圆管中的稳定层流:流体仅沿着z轴方向在一根细管中流动,且每个质点的流动速度不随时间变化。
Couette流动:在外圆筒与内圆筒之间环形部分内的流体中的任一质点仅围绕着内外管的轴以角度ω作圆周运动,没有沿Z或Y方向流动。
锥板流动:发生在一个圆锥与一个圆盘之间,圆盘与平板之间的夹角很小,一般小于4度,在流动中,剪切面为具有相同θ坐标的圆锥面,速度梯度为θ方向,流体流动的方向为ψ方向。
进口效应:由于毛细管很细,压力传感器不能设置在毛细管壁上,它只可设在毛细管进口处的机筒内,这样测得的压力来计算粘度会偏高。
边缘效应:部分转矩被消耗在产生这种在边缘上的复杂流动上而造成的误差。
塑性:某些聚合物流体在受较低应力时像固体一样,只发生弹性形变而不流动,只有当外力超过某临界值σy(屈服应力)时,它会发生流动,网络被破坏,固体变为液体。
假塑性:粘度随剪切速率的增大而下降的性质。
膨胀性:粘度随剪切速率的增大而增大的性质。
触变性:凝胶结构的形成和破坏的能力。
剪切稀化:粘度随剪切速率的增大而下降的性质。
聚合物加工流变学基础-回复聚合物加工流变学基础是研究聚合物材料在加工过程中的流变特性的学科。
聚合物加工流变学研究了聚合物材料在加工过程中的力学行为,包括材料的粘度和流变应力等关键参数。
本文将一步一步介绍聚合物加工流变学的基础知识。
第一步:了解流变学基本概念流变学是研究物质在外力作用下的变形和流动行为的学科。
在流变学中,我们关注的是物质对外力的响应及其与应变速率的关系。
第二步:理解聚合物的基本特性聚合物是由大量重复单元构成的高分子化合物。
它们具有灵活性、可塑性和可拉伸性等特性。
聚合物的流变特性主要由分子结构、分子量和分子排列等因素决定。
第三步:聚合物加工过程中的变形行为在聚合物加工过程中,聚合物材料经历了多种变形行为。
这包括弹性变形、塑性变形和黏弹性变形。
弹性变形是指材料在施加外力后会发生可逆的变形,一旦外力消失,材料会恢复到原始形状。
塑性变形是指材料在外力作用下会发生不可逆的变形,即使外力消失,材料也无法完全恢复到原始形状。
黏弹性变形则是介于弹性变形和塑性变形之间的一种特性,即材料在外力作用下会有一部分可恢复的变形,但也会有一部分不可恢复的变形。
第四步:流变特性的测量方法为了研究聚合物材料的流变特性,科学家们发展了多种测量方法。
其中最常用的方法是旋转流变仪和剪切流变仪。
旋转流变仪通过旋转圆盘或圆柱体来施加剪切力,测量材料对剪切力的响应。
这种方法可以获取材料的剪切粘度和剪切应力等指标。
剪切流变仪则是通过在平行平板之间施加剪切力来测量材料的流变特性。
这种方法可以获取材料的剪切应变和剪切应力等参数。
第五步:聚合物的流变特性与应用研究聚合物材料的流变特性可以为聚合物加工过程的优化提供指导。
通过调节加工条件和材料组成,可以改变聚合物的流变特性,以满足不同的需求。
聚合物加工流变学的应用非常广泛。
在塑料加工、橡胶制品生产、粘合剂制造等领域中,流变学原理的应用可以改善产品的质量和生产效率。
此外,流变学还可用于药物传递系统、生物医学工程等领域的研究。
聚合物流变学基础知识四章聚合物流变学基础1.与低分子物相比,聚合物的黏性流淌有何特点?答:绝大多数低分子物具有牛顿流体的性质,即其粘性仅与流体分子的结构和温度有关,与切应力和切变速率无关。
比如水、甘油等。
高分子稀溶液也是。
而大部分聚合物熔体属于非牛顿流体中的假塑性流体,随剪切力增强而变稀。
与低分子物相比,聚合物的粘性流淌(流变行为,主要是指聚合物熔体,而不包括聚合物溶液)具有如下特征:(1)聚合物熔体流淌时,外力作用发生粘性流淌,同时表现出可逆的弹性形变。
(2)聚合物的流淌并不是高分子链之间的容易滑移,而是运动单元依次跃迁的结果。
(3)它的流变行为剧烈地依靠于聚合物本身的结构、分子量及其分布、温度、压力、时光、作用力的性质和大小等外界条件的影响。
(4)绝大数高分子成型加工都是粘流态下加工的,如挤出,注射,吹塑等。
(5)弹性形变及其后的松驰影响制品的外观,尺寸稳定性。
2.什么是牛顿型流体和非牛顿型流体?使用流变方程和流淌曲线说明非牛顿型流体的类型。
答:牛顿粘性定律:某些液体流淌时切应力τ与切变率D之比为液体的粘度。
遵循牛顿粘性定律的液体称为牛顿流体,凡是流体运动时其切变率D与切应力τ不成线性关系的流体称为非牛顿流体。
η=K(d/dy)n= Kγn-1式中,K为稠度系数,N?S”/m ;为流体特性指数,无因次,表示与牛顿流体偏离的程度。
由方程式可见:①当n=1时,η=K,即K 具有粘度的因次.此时流体为牛顿流体;①当ηl时,为膨胀塑性或剪切增稠流体;①当剪切应力高于流淌前的剪切屈服应力的流体叫宾哈流体3.何为表观黏度?试述大部分聚合物熔体为假塑性流体的理由。
答:表观黏度为非牛顿流体剪切应力,即剪切速率曲线上的任一点所对应的剪切应力除以剪切速率。
由于大部分的聚合物是热塑性塑料而热塑性塑料的剪切速率在10-104S-1。
流淌曲线是非线性的,剪切速率的增强比剪切应力增强的快,并且不存在屈服应力,流体特征是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低。
《聚合物加工流变学基础》课程教学大纲FoundationofPoIymerRheo1ogy一、课程基本信息学分:2.0学时:32考核方式:各教学环节占总分的比例:作业及平时测验:30%,期末考试:70%中文简介:聚合物加工流变学基础是高分子材料与工程专业成型加工方向的一门专业基础课程。
该课程介绍了聚合物流变学的基本概念、聚合物溶液和熔体的基本流变特性及主要影响、以及聚合物流变性能的测试等。
高分子材料的加工成型几乎都是在流动状态下进行的。
通过该课程的学习,学生应掌握聚合物的流变性质,为改进聚合物加工工艺条件、制品性能以及加工机械的设计提供理论上的指导。
二、教学目的与要求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;了解研究高分子材料流变性质的基本数学、力学方法;掌握测量、研究高分子材料流变性质的基本实验方法和手段。
为进一步学习《聚合反应工程》、、《高分子材料成型加工工艺学》、《高分子材料成型加工机械》、《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原理,讨论多相聚合物体系(复合材料)的流变性质,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。
三、教学方法和手段授课方式为课堂讲授为主,辅以实验教学,且与学生自学相结合,通过习题使学生加深对教学内容的理解,通过思考题鼓励学生思考问题和参阅文献。
教学方法上,通过讲授高分子流变的特点和原理,同时将课程学习与高分子的热点研究相结合。
课程教学中引入多媒体教学,采用新颖、多样的教学方式,引导学生,激发学生的学习兴趣与求知的欲望。
五、推荐教材和教学参考资源推荐教材:1.史铁钧,吴德峰.高分子流变学基础.北京:化学工业出版社,2009.06教学参考资源:2.吴其晔.《高分子材料流变学》(第一版).北京:高等教育出版社,2002.103.顾国芳,浦鸿汀.《聚合物流变学基础》(第一版).上海:同济大学出版社,2000.014.王玉忠,郑长义.《高聚物流变学导论》(第一版).成都:四川大学出版社,1993.07O5.周彦豪.《聚合物加工流变学基础》(第一版).西安:西安交通大学出版社,1988.03o六、其他说明该教学大纲依据教育部工科学校教学基本要求,借鉴国内同类专业办学经验,并结合我校的特色,在本专业教师的共同商讨下编写而成。