第五章 高分子流体流动的影响因素

高分子流体流动的影响因素1、高分子流体的涵义？指高分子的均相熔体、多相体系熔体、复合体系熔体、乳液、悬浮液、高分子浓溶液/稀溶液等。

决定其流动行为的因素很多：如分子量的大小和分布、分子的结构、形状和分子间的相互作用，不同相结构间的相互作用，温度、流场的形状及变化，物理缠结和解缠、化学交联和降解等2、流动单元的概念？指高分子流体能够发生流动的最小单位。

注意：（1）由于高分子链的长径比非常大，且分子链的形状高度不对称，因此，很难得到或观察到分子级的高分子流体，往往是尺寸较大的超分子聚集体。

（2）在流动过程中，由于分子之间的不断相互作用，超分子聚集体的尺寸也不断变化，因此流动单元的大小也是一个不确定的概念。

3、黏度指一点处的应力除以该处的形变速率，如：拉伸黏度：拉伸应力/该处的拉伸形变速率；本体黏度：压缩应力/该处的压缩形变速率；剪切黏度：剪切应力/该处的剪切形变速率。

4、高分子流动中最重要的参数是什么？高分子流动中最重要的参数是---黏度。

注意：影响高分子流体黏度的影响因素：剪切速率，分子特性，压力，温度。

【一】剪切速率对黏度的影响（一）、影响过程：当高分子的分子链处于有剪切速率变化引起的、具有速度梯度的流场中，整个长链不会都处于同一速度区：其中某一端可处于速度较快的中心区，而另一端处于接近管壁的速度较慢区，此时，长分子链的两端就会产生相对移动，可能使分子链发生伸直和取向。

流速梯度(或剪切速率)越大，取向越明显；如速度梯度很低，则在分子布朗运动的影响下，这种取向效应很快消失，宏观表现为发生松弛；如速度梯度提高，这种取向度也不会增加。

在流动曲线上表现出牛顿-非牛顿-牛顿行为的变化趋势。

（二）、典型表现：“剪切变稀”效应这种效应对高分子材料加工具有重要意义：由于实际加工过程都在一定剪切速率范围内进行，因此掌握材料黏度-剪切速率依赖性的“全貌”对指导改进高分子材料加工工艺十分必要。

材料的“剪切变稀”曲线给出的信息：1）材料的零剪切粘度高低不同：对同一类材料而言，主要反映了分子量的差别；2）材料流动性由线性行为（牛顿型流体）转入非线性行为（非牛顿型流体）的临界剪切速率不同；3）幂律流动区的曲线斜率不同，即流动指数n 不同：流动指数反映了材料黏度-剪切速率依赖性的大小。

高分子溶液中的流体流动特性引言高分子溶液是指在溶剂中溶解的高分子物质，其具有特殊的流动特性。

高分子溶液的流动特性研究对于理解高分子溶液的性质以及应用于工业生产和科学研究中具有重要意义。

本文将介绍高分子溶液中的流体流动特性，并探讨其在不同条件下的变化规律。

高分子溶液的流动行为高分子溶液中的流动行为受到多种因素的影响，包括高分子的分子量、浓度、溶剂的性质以及温度等。

在高分子溶液中，高分子链的扩展和流动引起了流变性质的变化。

高分子链的扩展高分子溶液中的高分子链存在不同的构象，包括缠绕、拉直和伸展等。

当高分子链在流动中受到剪切力时，链的构象会发生改变，并导致高分子溶液的流动特性的变化。

流变曲线高分子溶液的流变曲线描述了溶液在外力作用下的应变和应力之间的关系。

常见的流变曲线包括剪切应力-剪切速率曲线和应力-应变曲线。

通过分析流变曲线可以获得高分子溶液的黏度、弹性模量和黏弹性等流动特性。

布洛赫方程和弗拉奇方程布洛赫方程和弗拉奇方程是描述高分子溶液流动行为的数学模型。

布洛赫方程适用于低剪切应力下的流动，其中考虑了高分子链的扩展和沙龙机制。

弗拉奇方程适用于高剪切应力下的流动，其中考虑了高分子链的断裂和再组合。

高分子溶液流动特性的影响因素高分子溶液的流动特性受到多种因素的影响，以下是几个常见的影响因素：高分子的分子量高分子的分子量是影响高分子溶液流动特性的重要因素之一。

一般来说，高分子的分子量越大，溶液的粘度越高，流动性变差。

这是因为高分子链的扩展和流动需要消耗更多的能量。

高分子的浓度高分子溶液中高分子的浓度也会影响流动特性。

当高分子浓度较低时，高分子链之间的相互作用较弱，溶液较为稀薄，流动性较好。

当高分子浓度较高时，高分子链之间的相互作用增强，溶液变得较为粘稠，流动性变差。

溶剂的性质溶剂的性质对高分子溶液的流动特性也有影响。

不同的溶剂对高分子链的溶解能力不同，这会影响高分子链的构象和流动行为。

例如，极性溶剂和非极性溶剂对高分子的影响不同。

《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。

高分子流体在微观尺度的流动行为引言高分子流体是由大量高分子链构成的复杂流体系统，其流动行为受到微观尺度上的链动力学效应的显著影响。

在微观尺度下，高分子链的运动方式和互相作用对流动性能有着重要的影响。

理解高分子流体在微观尺度下的流动行为对于工业应用和科学研究具有重要意义。

本文将探讨高分子流体在微观尺度下的流动行为以及影响因素。

高分子链的运动方式高分子链的运动方式是高分子流体在微观尺度流动行为的基础，其中包括扩散、蛇行运动和剪切流动等。

扩散高分子链在溶液中呈现聚集态时，会发生扩散现象。

高分子链通过随机碰撞的方式在溶液中自由移动，从而实现溶质的扩散。

扩散系数是描述溶质扩散能力的重要参数，对高分子流体的流动行为具有重要影响。

蛇行运动高分子链在溶液中可以发生蛇行运动。

蛇行运动是由于高分子链的柔性和随机碰撞引起的。

在平衡状态下，高分子链呈现出自由扩散的行为，但在非平衡状态下，高分子链的蛇行运动会受到剪切流动等外界因素的影响。

剪切流动剪切流动是高分子流体在受力条件下的一种常见流动方式。

在剪切流动中，高分子链会受到剪切力的作用，从而发生形变和流动。

高分子链的剪切流动行为可以用不可压缩导数流动模型来描述，其中包括伽莫克模型、无穷大弹性模型等。

高分子链的互相作用高分子链的互相作用对高分子流体在微观尺度的流动行为具有重要影响。

高分子链之间的相互作用力包括键键相互作用力、键局部相互作用力和非键相互作用力等。

键键相互作用力键键相互作用力是高分子链由于共价键连接而产生的相互作用力。

键键相互作用力的强度和方向性对高分子链的结构和性能具有重要影响。

例如，氢键是一种常见的键键相互作用力，可以影响高分子链的构象和稳定性。

键局部相互作用力键局部相互作用力是高分子链中相邻键之间的相互作用力。

键局部相互作用力的强度决定了高分子链的可延展性和可压缩性。

例如，范德华力是一种常见的键局部相互作用力，可以影响高分子链的弹性模量和粘弹性行为。

非键相互作用力非键相互作用力是高分子链之间非共价键之间的相互作用力。

高分子流体的流动与流变特性研究摘要高分子流体是一类具备特殊流动与流变特性的聚合物材料。

研究高分子流体的流动与流变特性对于深入了解其结构与性能关系、优化工艺条件以及开发新型高分子材料具有重要意义。

本文将探讨高分子流体的流动和流变特性，并介绍一些常用的实验方法和理论模型来研究高分子流体的流变行为。

同时，还将讨论高分子流体在不同温度、压力和剪切速率下的流动特性及其与流变特性的关系。

最后，本文将以一些典型的高分子流体作为案例，详细介绍其流动与流变特性的研究进展。

1. 引言高分子流体是由聚合物构成的流体体系，具有特殊的流动与流变特性。

在工程应用领域中，高分子流体的流动和流变行为对于确定其性能和优化工艺条件具有重要意义。

高分子流体的流变特性包括剪切应力-剪切速率关系、流变曲线、力学弛豫和周期性变形等。

研究高分子流体的流动与流变特性有助于深入了解高分子材料的微观结构与性能关系，为高分子材料的合成和应用提供理论指导。

2. 实验方法在研究高分子流体的流动与流变特性时，通常采用一系列实验方法来获取相关数据。

常见的实验方法包括流变仪测量、旋转黏度计测试、拉伸和压缩实验以及动态力学分析等。

这些方法可以提供高分子流体的流变曲线、应力-应变关系以及其他与流动特性相关的数据。

同时，还可以通过实验方法确定高分子流体的粘度、弹性模量、屈服应力和剪切变稀等重要参数。

3. 流动特性研究高分子流体的流动特性是指其在不同剪切速率下的流动行为。

在实验室中，常使用流变仪进行流动特性研究。

流变仪通过施加剪切力，在流体中产生剪切应力，从而使流体发生变形。

通过改变剪切速率、温度和压力等条件，可以研究高分子流体的流动规律和流变特性。

流动特性的研究可以帮助我们了解高分子流体的黏度、剪切变稀、剪切稠化等重要参数，为高分子材料的设计和应用提供指导。

4. 流变特性研究流变特性是指高分子流体在外加剪切力作用下的变形与应力之间的关系。

在研究高分子流体的流变特性时，常使用流变仪和动态力学分析仪进行实验。