高分子流变学

1、玻璃化转变温度：非晶态高聚物从玻璃态到高弹态的转变，转变区对应的温度称为玻璃化温度。2、柔顺性：大部分高分子链具有卷曲成不规则的无规线团的倾向。高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能。高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。单键的内旋转是使高分子链具有柔顺性的根本原因。3取向：在外力场作用下，分子链或链段沿外力作用方向做有序排列的现象。4聚集态结构：高分子链之间的排列和堆砌结构，也称为超分子结构。5取向态结构：由于大分子链的取向而形成的聚集态结构。6构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。7构象：分子链中由单键内旋转所形成的原子（或基团）在空间的几何排列图像。8普弹性：大应力作用下材料分子中键长键角变化引起的小变形，形变瞬时完成，除去外力后，变形立即恢复的特性。9热塑性塑料：可以塑化或软化，冷却时凝固成形，温度变化可令其反复变形。高分子链结构通常是线型或支化度较低，粘流温度低于其热分解温度。10热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应——交联固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。这是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料成为热固性塑料。11塑化：指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程。12滞后现象：试样在交变应力作用下，应力变化落后于应力变化的现象。13粘度：产生单位剪切速率所必须的剪切应力值。14假塑性流体：流动很慢时，剪切粘度保持常数，而随剪切速率或剪切应力的增大，粘度反而减小的流体。15胀流性流体：剪切速率很低时，流动行为同于牛顿型流体，剪切速率超过某个值时，剪切速率越大，粘度变大，呈剪切变稠效应，流体表现体积略有膨胀。16粘流活化能：使一个分子链段克服周围分子链段作用力更新位置的所需能量。17时温等效原理：升高温度和延长时间相对分子运动及高聚物的粘弹性是等效的。18拉伸流动：聚合物在加工过程中受到拉应力作用引起的流动。19末端效应：管子进口端与出口端与聚合物液体弹性行为有紧密关系的现象。20收敛流动：聚合物在具有截面尺寸逐渐变小的锥形管或其他形状管道中的流体为收敛流动。21挤出胀大：挤出物的截面尺寸分口模形状不同，出现直径增大、厚度增加，长度缩短的膨胀收缩现象。22熔体破裂：聚合物熔体在高剪切速率，熔体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏。23门尼粘度：一定温度下和一定转子速度下，测定未硫化橡胶对转子转动阻力。24熔化长度：从熔化开始到固体的宽度降到零为止的螺槽总长。填空1.简单剪切流场的速度梯度方向与流动方向（），均匀拉伸场的速度梯度与流动方向（）2.高分子材料在流动过程中，动量的变化有三种外力的贡献，分别是（），（），（）3.融融指数通常用来测定（）粘度，属于（）型流变仪；（）通常用来测定（）的粘度，属于（）型流变仪。4.橡胶制品添加碳黑后，拉伸强度(提高)，粘度(升高)，非牛顿性(减弱)。5.从聚合物加工成型观点看，高聚物动态力学松弛特征是（）和（）6.假塑性流体的流变指数n(＜)1，粘度随剪切速率增大而减小；牛顿型流体的流动指数n()1，粘度随剪切速率增大而不变；胀塑性流体流动指数n(＞)17.温度下降，剪切速率升高，分子量增大，填料量增多，均会使n值(下降)，填入软化剂，增塑剂则使n值(上升)8.一般来说，极性分子链的流动活化能(大)，粘度对温度的依赖性(强)；非极性分子链的流动活化能(小)粘度对温度的依赖性(弱)9.压延过程中，物料的停止点在x=（），y=（）。10.普通螺杆挤出机的三个基本功能段分别是(固体输送区)(溶解区)(熔体输送区)对应理论为(固体输送理论)(熔融理论)(熔体输送理论)。11.在圆形截面流道中，流速最大的点发生在(圆心)，剪切速率最大值发生在(管壁)，剪切应力最大值发生在(管壁)。12熔体输送理论中存在多种流动形式，根据熔体输送理论和下面的速度分布判别他们分别称为(a正流)(b倒流)(c净流)13相同平均分子量的聚合物，分子量分布宽，粘度(小)，加工性能好；分子量分布(窄)的聚合物熔体粘度对温度敏感，通过控制温度来改善加工性能好；分子量分布（宽）的聚合物熔体粘度对剪切速率敏感，通过控制剪切速率来改善加工性能。16实际中，机筒加工有纵向沟槽，使机筒与固体赛之间的切向摩擦系数大大（超过）轴向摩擦系数，就是为了（增加）17挤出物的截面形状与口模形状不同，出现直径（增大）厚度（增大）长度（缩短），这种膨胀收缩现象称为Barus现象；18在聚碳酸酯的成型过程中，由于它的粘度随温度变化敏感，首先考虑的是（提高）温度。如果温度不够就开车，或者盲目地增大螺杆转速，那么就可能折断螺杆或者损坏机器；19高分子材料流变学又分为（高分子材料流变学），又称微观流变学或者分子流变学。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）：又称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。20橡胶类材料由于分子链较柔顺，粘流活化能（低）；纤维素材料分子链刚硬，粘流活化能（高）；塑料类材料居（其中）。21压力对高分子液体流动性的主要影响是，压力（增高）、材料流动性（下降）、粘度（上升）22分子量分布窄的聚合物，在较宽剪切速率范围内，表现出更多的（牛顿特性）。熔体粘度对温度变化的敏感性要比分子量分布宽的聚合物（大）。分子量分布宽的聚合物对（剪切速率）敏感性大。23由于聚合物弹性引起的在流道进出口端产生的异常现象分别称为入口效应和口型膨胀或离模效应，还称（末端效应）。挤出物的截面形状与口模形状不同，出现直径增大、厚度增加、长度缩短，这种膨胀-收缩现象称为Barus现象，又称（挤出胀大）。24.熔体输送理论中，在高速下，转速增大，Q上升很小，这是由于高速时，物料温度（高），粘度（下降），（倒流）和（漏流）增大，故n增大，Q上升不高。25.挤出机熔融理论又称熔化理论或（相迁移理论）；26挤出机螺杆三个区域的工作能力必须平衡，才能达到最佳工作效果。如Q1,Q2,Q3分别为固体输送段的输送能力、熔融段熔化塑化能力、均匀段的均化和定压定量挤出熔料的能力，要求Q1（稍大于或等于）Q2，Q2（稍大于）Q3；28.对于低分子液体的流动形式分为（层流）和（端流）两种29.熔融指数仪通常用来测定（塑料）粘度（塑料橡胶），属于（毛细管）型流变仪；（门尼粘度计）通常用来测定橡胶的粘度，属于（转子）型流变仪。30.高分子材料在流动过程中，动量的变化有三种外力的贡献，分别是（压力）、（重力）、（粘弹力）；31.从聚合物加工成型观点看，最基本的高聚物力学松弛特征是（蠕变）和（应力松弛）。32.对于非牛顿液体，剪切应力与剪切速率的比值称为（变现粘度），不同于牛顿粘度，它与剪切应力或者剪切速率有关，主要原因是聚合物流动过程中伴随着部分可回复的（高弹变形）。34.填充补强材料，无论是碳酸钙、赤泥、陶土、高岭土等无机材料，或炭黑、短纤维等增强材料，加入高分子材料后都有使体系粘度（上升），弹性（下降），硬度和模量（增大），流动性（变差）的作用；35.软化增塑剂的作用则是（减小）物料内大分子链间的相互牵制，使体系粘度（下降），非牛顿性（减弱），流动性得以改善；36.分子量相间，支链个数越多，流动时的空间位阻（越小），粘度（越低）；分子量相同，支链长度越长，粘度随之（上升）；37.Arrhenius阿累尼乌斯方程适用范围（远高于玻璃化转变温度和熔点）；W.L.F方程使用范围（低温接近于或者低于粘流温度），塔门均用于反映粘度与温度的依赖关系；38.压延过程理论中，存在几个特征点，分别是：分离点位置p0=（λ）；压力最大点：p0=（-λ）；他们的速度分布是均匀分布；-λPλ时，速度曲线为凸形，中部流速大：P-λ，流体中部流速变慢，速度曲线呈凹形；停止点（β=0，p=-√（1+3λ^2））；在pp*的区域内，有一局部环流存在；最大剪切应力点：（p=-√（1+2λ^2））；剪切速率y和剪切应力t为零点（p=-λ）简答题1、什么是高分子材料的蠕变？其产生原因和影响因素（1）定义：在一定的温度和较小的恒定外力作用下，材料的形变随时间增加而逐渐增大的现象。蠕变：在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象；（2）原因：由柔性分子链段与大分子取向重排造成的，其速率取决于作用力的大小，分子间作用能与热运动能的比值。（3）影响因素：温度高低与作用力大小。通常适当的外力作用下，在高聚物的Tg以上不远，只能缓慢的运动，则可观察到明显的蠕变现象。2、什么是高分子材料的应力松弛？其产生的原因和影响因素（1）定义：在温度和形变保持不变的情况下，高分子内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。或者在在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象。（2）原因：柔性分子链段重排造成的。（3）影响因素：温度。在高聚物的Tg附近，应力松弛现象比较明显。3根据下面容器中的两种流体，分别是水和高分子液体，根据流体的虹吸现象，确定那种流体是高分子流体，解释其原因(已经吸入液体的那一个为高分子流体)对牛顿型流体，已知当虹吸管提高到离开液面时，虹吸现象立即终止。而对高分子液体，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。这些现象都与高分子液体的弹性行为有关，这种液体的弹性性质使之容易产生拉伸流动，而且拉伸液体的自由表面相对稳定。实验表明，高分子浓溶液和熔体都具有这种性质，因而能够产生稳定的连续拉伸形变，具有良好的纺丝和成膜能力。因为水流自由表面是不稳定的。而高分子流体有使拉伸液流自由表面稳定下来的性质。这说明高分子液体具有可纺丝性，正是由于这种性质使尼龙等成为重要的合成纤维。6根据下图螺杆特性曲线，分析不同阻力机头和不同螺槽深度螺杆选择的原因从图所示的直线3、4可以发现；当机头压力小于P*时，深槽螺杆的生产率高；当机头压力大于P*时，情况正好相反。因此在选择螺杆时，要注意和机头的配合使用：低阻力机头选用深螺槽螺杆，而高阻力机头，则宜选用浅螺槽螺杆。也可以发现，浅螺槽螺杆的特性曲线较平坦，压力变化时对生产率影响较小，因而对不同阻力的机头的适应性较好，亦即更换不同阻力的机头后，生产率的变化不会很大。7、压延过程中锟筒分离力对压延制品和压延操作有什么影响？从降低分离力角度看，在制备压延设备以及压延操作中应采取和注意哪些因素？答：分离力：在压延过程中，锟筒对物料施加压力，而物料对锟筒产生反作用力这个使锟筒趋向分离的力叫分离力。分离力的作用会使锟筒产生弯曲变形使压延制品中间厚两边薄。采取的措施注意问题：1.锟距：锟距与下成反比关系，生产很薄制品时，分离力会很大，一般压延不适合太薄制品。2.物料粘度越大，分离力越大。3.实际测量的结果表明锟筒速度增加分离力也增加，但增加速度不明显。4.随锟筒直径和长度增加，分离力成线形增大，这就是即使在控制长径比较好的情况下，仍不能无限增大锟筒尺寸的原因。5.锟筒进料处在料量越多，钳径区面积越大，锟筒分离力越大。6.如果供给压延机物料呈片状或条状，则加料连续均匀，对锟筒的冲击作用小，锟筒分离力波动也小，如果供给压延机物料呈块状，进料间歇不均匀，对锟筒冲击作用大，分离力波动也大8、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。答：（一）随着温度的升高，聚合物分子键的相互作用力减弱，粘度下降。但是各种聚合物熔体对温度的敏感性不同。聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为，其粘度随剪切速率的增加而下降。（二）柔性高分子如PE、POM等，它们的流动活化能较小，表观粘度随温度变化不大，温度升高100℃，表观粘度也下降不了一个数量级，故在加工中调节流动性时，单靠改变温度是不行的，需要改变剪切速率。否则，温度提得过高会造成聚合物降解，从而降低制品的质量。9、简述挤出工艺条件对产品质量的影响答：挤