第四章 聚合物的流变行为
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Rheological Behavior of Polymers 聚合物的流变行为在现代物理和化学研究中,聚合物是一个重要的研究对象。
随着人们对聚合物研究的深入,我们开始逐步了解聚合物的流变行为。
聚合物的流变行为影响着聚合物的力学性能和加工性能,因此深入研究聚合物的流变行为对于提高聚合物的性能具有重要作用。
一、聚合物的流变学聚合物的流变学主要研究塑料、橡胶等高分子物质在受力和流动时所表现出的物理性质。
由于聚合物分子量大,具有较高的柔韧性和可变性,因此其在受力和流动时表现出的特殊性质特别值得研究。
根据牛顿流体和非牛顿流体的不同,聚合物可分为牛顿性聚合物和非牛顿性聚合物。
牛顿性聚合物是指其流变特性符合牛顿流体的流动方式,即在外力作用下,聚合物会立即产生运动,并且所流出的液体质量与时间成正比。
而非牛顿性聚合物则会表现出各种不同的流变特性,如剪切稀释、屈服现象等不同的流动方式。
二、聚合物的流变特性聚合物的流变特性主要分为剪切性能和扭转性能。
剪切性能是指聚合物在剪切力下的应力-应变关系,而扭转性能则是指聚合物在扭转力下的应力-应变关系。
这两种性能对于聚合物的力学性能和加工性能都有着重要作用。
聚合物的剪切性能主要由剪切模量、剪切应力和剪切应变等参数来衡量。
剪切模量是指聚合物在受到外力作用下产生剪切变形的能力,剪切应力是指在剪切变形中聚合物受力的强度大小,剪切应变则是指聚合物在剪切变形中所产生的形变程度。
聚合物的扭转性能则是通过扭转模量、扭转应力和扭转应变等参数来衡量。
扭转模量是指聚合物在受到扭转力作用下所产生的变形能力,扭转应力是指在扭转变形中聚合物受力的强度大小,扭转应变则是指聚合物在扭转变形中所产生的形变程度。
三、聚合物流变行为的影响因素聚合物的流变行为在很大程度上受到诸多因素的影响。
这些因素主要包括聚合物分子量、聚合物分子结构、聚合物溶液中其他物质的浓度等。
其中,分子量是影响聚合物流变行为的最重要因素之一。
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):蠕变与应力松弛、时-温等效原理、屈服强度与断裂强度、熔融指数、牛顿流体与非牛顿流体、假塑性流体与膨胀性流体、第一法向应力差、拉伸流动与剪切流动、熔体破裂、挤出胀大、不稳定流动、法向分量与剪切分量、粘流态、宾汉流体、粘流活化能、极限粘度 、断裂韧性K1C、聚合物流变学、应力与应变、拉伸应变与剪切应变、内耗与损耗因子、断裂强度、脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂、疲劳寿命、蠕变断裂、磨损磨耗、细颈、冷拉伸、韧性、断裂功、环境应力开裂、疲劳、疲劳强度、普弹形变与高弹形变、屈服与断裂、屈服现象与屈服点、普弹性、高弹性、强迫高弹性、粘弹性与熵弹性、脆化温度与耐寒性、应力集中与应力松弛、拉伸强度与断裂强度、冲击强度与抗弯强度、出口膨胀与颈缩、银纹与裂纹二、简答题(可任选答8题,每题5分,共40分):第一章绪论1、简述聚合物流变行为的特征是什么?2、何为粘弹性?为什么聚合物具有明显的粘弹性?举例介绍塑料制品应用和塑料加工中的粘弹性现象?第二章基本物理量和线性粘性流动1、简述线性弹性变形的特点。
2、聚合物的粘性流动有何特点?为什么?第三章熔体流动和弹性1、列举改善下列高分子材料力学性能的主要途径:1)提高结构材料的抗蠕变性能; 2)减小橡胶材料的滞后损失;3)提高材料的拉伸强度; 4)提高材料的冲击强度。
2、聚合物的结晶熔化过程与玻璃化转变过程本质上有何不同?试从分子运动角度比较聚合物结构和外界条件对这两个转变过程影响的异同。
3、试述温度和剪切速率对聚合物剪切粘度的影响。
并讨论不同柔性的聚合物的剪切粘度对温度和剪切速率的依赖性差异。
4、解释如下现象:1)聚合物的Tg开始时随分子量增大而升高,当分子量达到一定值之后,Tg 变为与分子量无关的常数;2)聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂等低分子物时导致Tg下降。
6、两个牵伸比相同的聚丙烯的纺丝过程中,A用冰水冷却,B用333K的热水冷却。