聚合物流變學polymer nheology
研究方法 主要有宏觀與微觀兩種：宏觀法即經(jīng)典的唯象研究方法，是將聚合物看作由連續(xù)質(zhì)點組成，材料性能是位置的連續(xù)函數(shù)，研究材料的性能是從建立粘彈模型出發(fā)，進行應力-應變或應變速率分析。微觀法即分子流變學方法，是從分子運動的角度出發(fā)，對材料的力學行為和分子運動過程進行相互關聯(lián)，提出材料結構與宏觀流變行為的聯(lián)系。兩種方法結合起來的研究，常取得較好效果。但它們都離不開實驗室流變性能的測定。常用的儀器主要有：擠出式流變儀（毛細管流變儀、熔體指數(shù)儀）、轉動式流變儀（同軸圓筒粘度計、門尼粘度計、錐板式流變儀）、壓縮式塑性計、振蕩式流變儀、轉矩流變儀以及拉伸流變儀等。
影響聚合物加工的主要流變性能 主要有聚合物的流動性、彈性和斷裂特性。
流動性 以粘度的倒數(shù)表示流動性。按作用方式的不同，流動可分為剪切流動和拉伸流動，相應地有剪切粘度和拉伸粘度。前者為切應力與切變速率之比；后者為拉伸應力與拉伸應變速度之比。聚合物的結構不同，流動性（或粘度）就不同。對于聚合物熔體，大多數(shù)是屬于假塑性液體，其剪切粘度隨剪切應力的增加而降低，同時測試條件（溫度、壓力）、分子參數(shù)（分子量及其分布、支化度等）和添加劑(填料、增塑劑、潤滑劑等)等因素對剪切粘度-剪切應力曲線的移動方向均有影響(見圖)。對于拉伸粘度，當應變速率很低時，單向拉伸的拉伸粘度約為剪切粘度的 3倍，而雙向相等的拉伸，其拉伸粘度約為剪切粘度的6倍。拉伸粘度隨拉伸應力增大而增大，即使在某些情況下有所下降，其下降的幅度遠較剪切粘度的小。因此，在大的應力作用下，拉伸粘度往往要比剪切粘度大一二個數(shù)量級，這可使化學纖維紡絲過程更為容易和穩(wěn)定。
斷裂特性 是影響聚合物（尤其是橡膠）加工的又一流變特性。它主要是指生膠的扯斷伸長率、以及彈性與塑性之比。扯斷伸長率與彈塑比要適當?shù)嘏浜?，一般都希望兩者均大些為好，以便有利于煉膠等工藝的順利進行。
應用 研究聚合物流變學的意義在于：①可指導聚合，以制得加工性能優(yōu)良的聚合物。例如：合成所需分子參數(shù)的吹塑用高密度聚乙烯樹脂，則所成型的中空制品的沖擊強度高，壁厚均勻，外表光滑；增加順丁橡膠的長支鏈支化和提高其分子量，可改善它的抗冷流性能，避免生膠貯存與運輸?shù)穆闊?。②對評定聚合物的加工性能、分析加工過程、正確選擇加工工藝條件、指導配方設計均有重要意義。例如：通過控制冷卻水溫及其與噴絲孔之間的距離，可解決聚丙烯單絲的不圓度問題；研究順丁橡膠的流動性，發(fā)現(xiàn)它對溫度比較敏感，故需嚴格地控制加工溫度。③對設計加工機械和模具有指導作用。例如：應用流變學知識所建立的聚合物在單螺桿中熔化的數(shù)學模型，可預測單螺桿塑化擠出機的熔化能力；依據(jù)聚合物的流變數(shù)據(jù)，指導口模的設計，以便擠出光滑的制品和有效地控制制品的尺寸。
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