polymer rheology
钛白粉选用注意事项
选用钛白粉时应考虑的几种特性一，分散性（D i s p e r s i o n）由于库存或包装所形成的钛白粉结块（c l u m p s）（聚积物和凝结块），在分散搅拌后形成钛白粉和树脂的均匀混合物。
良好的分散性不仅可消除最后产品中之斑点（s p e a k s）和（s t r e a k s）之现象，且可保证有最大光散射效率。
在选择钛白粉品级和分散过程时，下列三点需特别注意：•钛白品级的分散性因制造程序而有不同。
例如，经无机氧化物表面处理的钛白粉品级通常较末处理的品级易于分散于液体系统中（可塑剂(p l a s t i c i z e r s)、塑化物(p l a s t i c i z e d v i n y l)）。
但就另一方面而言，末经表面处理的品级通常易分散于干拌研磨（d r y b l e n d i n g）如聚乙烯、聚苯乙烯或其他模制用树脂的制造程序。
•钛白粉粒子个体无法打破的。
不管加入结块过程中的能量有多大，在打散束缚的结块时，它们只是粒子彼此间的分离。
•分散（d i s p e r s i o n）这个词常常被含糊其词的使用。
例如，有些"分散"问题实际上是配方上稀释不充分的问题，而在塑胶中还留下不可溶的浓斑点。
二，光学性质在塑胶应用中，钛白粉是较受欢迎的颜料，因其在低颜料含量下，可提供最佳的散射效果。
除了光学性质外，其他重要的产品特性，亦可决定钛白粉等到级，以适用于特殊的用途。
一些重要的产品特性将在本章予以讨论。
光学性质（Optical）在选择应用钛白粉时需用考虑适应力，著色强度，底色和色泽（color）等到基本的光学性质。
白色颜料的适应力和著色强度显示其对光的散射效率，适应力显示白色颜料使用权塑胶系统不透明的能力，而著色强度则显示白色颜料对有色塑胶系统所提供的白度（whiteness）和亮度（brightness）。
因为较容易度量，著色强度最常用来表示白色颜料的光散射效率。
9-聚合物的流变学汇总
在熔体流动过程中，高分子链沿流动方向取向，粘度反比于取向度
低剪切区(第一牛顿区)：分子链构象变化慢，分子链有足够时间进行松弛，高分子 链的构象实际上不发生变化，粘度无明显变化
中等剪切区(假塑性区)：取向占优势，高分子没有足够的时间进行充分松弛，使长 链大分子偏离原来的平衡构象 取向的大分子间相对流动阻力降低，表观粘度随切变速率增加而降低
特点和机理
特点
✓ 粘度大 ✓ 多数属假塑性流体 ✓ 有弹性效应 ✓ 交联高分子无粘流态
Viscosities of some common materials
Composition Air
Water Polymer latexes Olive oil 橄榄油
Glycerin 甘油 Golden Syrup 糖浆
(Herraclitus)的经典名言“Panta Rhei万物皆流everything flows” 1929，美国首先成立流变学学会，流变学逐渐形成独立学科 1939，荷兰皇家科学院成立了以伯格斯教授为首的流变学小组 1940，英国出现流变学家学会 1948，国际流变学会议在荷兰举行。荷兰的工作处于领先地位 1985，中国流变学专业委员会Chinese Society of Rheology成立，是中国化学会和中国力学学会下
109 太妃糖 stiff
1012
glassy
1021
rigid
Flow Mechanism 流动机理
小分子液体的流动：分子向“孔穴”相继跃迁
small molecule
hole
高分子熔体的流动：链段(储备长度)向“孔穴”相继跃迁
Reptation 蛇行
Flow curve
a
流变学2
N1
1
2
0
N2
2
2
0
34
法向应力差值的大小是高分子流体弹性效应的量度
N1 >0, N2 <0，|N2| <N1 N1和|N2|都随切变速率的
增加而增加。 N1 ＞0，说明大分子链的
取向引起的拉伸力与流 线平行.
第一、二法向应力差随剪切速率的变化规律
应力的分量用两个下标表示，如τxy ，第一个下标表示该 应力的作用面，第二个下标表示应力的方向。
26
如以矩阵表示，应力张量为：
τx=(τxx, τxy, τxz)
τy=(τyx, τyy, τyz) τz=(τzx, τzy, τzz)
11 12 13
21
22
23
7
1. 应力与应变
当材料受到外力作用而所处的条件使其不能产 生惯性位移，材料的几何形状和尺寸将发生变 化，这种变化就称为应变(strain)。
8
应力（Stress）
单位面积上所受的力来表示受力情况，称之为应力t t＝df/ds
df为作用在表面上 无限小面积ds上的
力 在简单实验中力是均匀的，t＝f/s
5
• 牛顿流体：剪切流动时，内部只有剪切力，无拉 伸压缩应力（正应力）；
• 粘弹性高分子流体：其内部的应力状态十分复杂， 剪切流动时，内部既有剪切力，又有法向应力， 不同法向上的应力值不等 。
• 问题：如何描述同时具有具有剪切和正应力的内 部受力状态？
流变学
聚乳酸纳米复合材料的制备及性能
聚乳酸纳米复合材料的制备及性能本文讨论了聚乳酸（PLA）的改性方法一复合改性。
主要论述了三种复合类型：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。
标签：聚乳酸；复合材料；生物降解聚乳酸（PLA）是生物降解塑料中最优异的产品之一，它生物相容性好，无毒无刺激。
但其固有缺陷如脆性大、耐热性差、成本高等限制了它的广泛应用。
因此聚乳酸改性成为研究焦点。
纳米复合改性因操作简单，效果立竿见影而成为聚乳酸改性领域的主要研究方向。
1 聚乳酸纳米复合材料目前制备的聚乳酸纳米复合材料主要有3类：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。
1.1 聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料用来增强聚乳酸的刚性纳米粒子主要包括SiO2、CaCO3、TiO2等。
Li等研究了纳米SiO2对PLA复合材料性能的影响。
结果表明改性后PLA复合材料具有高的储能模量和降解速率。
周凯等通过熔融共混制备了PLA/CaCO3复合材料，发现CaCO3使PLA的断裂从脆性转变为韧性，复合材料的耐热性和结晶性都得到提高。
莊韦等通过原位聚合法制备PLA/TiO2纳米复合材料，结果表明复合材料的玻璃化转变温度和热分解温度提高；拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率增大。
环氧基笼型倍半硅氧烷（POSS）也可以改性聚乳酸。
于静等制备了PLA/POSS 复合材料，发现POSS可以提高PLA的结晶速率、力学性能和降解速率。
1.2 聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料层状硅酸盐具有片层结构，片层之间可以容纳聚合物分子。
沈斌等制备了PLA/MMT纳米复合材料，结果表明复合材料力学性能得到改善，结晶度提高。
马鹏程等用有机改性蒙脱土（OMMT）制备PLA复合材料，结果表明形成插层还是剥离结构取决于OMMT含量。
3%OMMT可以提高PLA 的力学性能和热性能；OMMT增加了PLA熔体强度，在挤出发泡时充当成核剂，降低发泡剂气体向熔体外部的扩散。
polymer
• Solids Clamps 固体扭转夹具
• SER-Tool 熔体拉伸工具 • UV-cell 紫外单元 • All other options available 其他可选项
6
HAAKE MARS + UTCE/PC
21
Application of HAAKE Rheometer in Polymer Characterization 哈克流变仪在聚合物表征中的应用
Above a critical concentration
lg h0
Mc h0 is proportional to M3.4
due to the entanglement of the polymer molecules Below Mc there is no entanglement, h0 is ―only‖ proportional to MW 由于聚合物的缠结，聚合物溶
h0 ~ MW3.4
h 0 ~ MW
液在临界浓度Mc之上时，零剪
切粘度与分子量的3.4次方成正 比 在临界浓度之下，零剪切粘度
只与分子量1次方成正比
14
Mc
lg MW
The Viscosity Curve…粘度曲线的意义
• Contains valuable information 包含具有重要价值的信息
Shear Stress t h0 Zero Shear Viscosity零剪切粘度
ge0
gr 0 G0
Equilibrium Deformation平衡形变
Retardation Retardation time 松弛时间 Complex Modulus 复合模量
工业药剂学专业名词英文及相关名词解释
工业药剂学专业名词英文及相关名词解释第一章绪论1、药剂学(pharmaceutics或pharmacy)2、剂型(dosage forms):适合于疾病得诊断、治疗或预防得需要而制备得不同给药形式。
3、药物制剂(pharmaceutical preparations):原料药物按照某种剂型制成一定规格并具有一定质量标准得具体品种。
4、辅料(excipients或adjuvants):药物制剂中除主药外一切其她成分得总称。
5、药物给药系统(drug delivery system DDS)6、靶向给药系统(targeting drug delivery systems)7、药典(pharmacopoeia):一个国家记载药品规格与标准得法典8、药品生产质量管理规范(Good Manufacturing Practice GMP)9、动态药品生产管理规范(Current Good Manufacturing Practice cGMP)10、药品非临床实验管理规范(Good Laboratory Practice GLP)11、药物临床试验管理规范(Good Clinical Practice GCP)12、良好供应规范(Good Supply Practice GSP)第二章基本理论与方法第一节溶解溶出理论1、特性溶解度(intrinsic solubility):药物不含任何杂质,在溶剂中不发生解离、缔合,不与溶剂中得其她物质发生相互作用时所形成得饱与溶液得浓度。
2、平衡溶解度(equilibrium solubility):不能完全排除药物解离与溶剂影响而测得得溶解度。
3、增溶剂(solubilizing agent):具有增溶作用得表面活性剂4、助溶剂(hydrotropy agent):作为外加物质加入体系与药物反应生成高溶解性物质得物质5、潜溶与潜溶剂(cosolvency, cosolvent):在混合溶剂中各溶剂比例在某一比例中,药物得溶解度比在各单纯溶剂中得溶解度大,且出现极大值得现象成为潜溶,对应得混合溶剂成为潜溶剂。
临界缠结分子量PolymerMc
高分子物理
8 Polymer Rheology
高分子的流变特性
8.0 Introduction
前言
Rheology 流变学
当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外 力作用时，既表现粘性流动，又表现出弹 性形变，因此称为高聚物流体的流变性或 流变行为.
流变学是研究物质流动和变形的一门科学， 涉及自然界各种流动和变形过程。
Newtonian 牛顿流体
Bingham 宾汉
Non-Newtonian 非牛顿流体
Pseudoplastic Dilatant Thixotropic
假塑性
胀塑性
触变性
屈服应力
切力变稀
切力变稠
流凝性
Shear rate
Shear rate
Shear rate
y
低剪切区：被剪切破坏的缠结来得及重建，缠结点密度不变，故粘 度不变 第一牛顿区
中等剪切区：缠结点被破坏的速度大于重建速度，粘度下降 假 塑性区
高剪切区：缠结点完全被破坏，来不及重建，粘度降低到最小值， 并不再变化 第二牛顿区
Explanation in View of Orientation
弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性
流变性
流动 变形
粘性， 不可逆过程，耗散能量
弹性， 可逆过程，储存能量
非线性粘弹性
Concept of Rheology 流变的概念
Rheology
流变
Deformation 形变
Flow 流动
Viscoelasticity
粘弹性
Elasticity Viscocity
流变学1
第一章 流变学基本方程
1.1标量、矢量和张量 标量、 标量
标量：没有任何方向性的纯数值的量。如质量、密度、体积等。 标量 其特征是其值不随坐标系变换而改变。 矢量：既有大小，又有方向的量。如位移、速度、温度梯度等。 矢量 a=axi+ayj+azk, 流变学中常写着a=a1i+a2j+a3k. 坐标系变换后， 需通过坐标变换公式。 张量： 张量 物理定义：在一点处不同方向面上具有各个矢量值的物理 量。流变学中应用的是二阶 二阶张量，是面量。 二阶 数学定义：在笛卡尔坐标系上一组有3n个有序矢量的集合。 N称为张量的阶数，标量为零阶张量，矢量为一阶张量。 张量可按柱面坐标和球面坐标进行转换。张量具有可分解性和 加和性。
研究聚合物流变学 聚合物流变学的意义在于： 聚合物流变学 ①可指导聚合，以制得加工性能优良的聚合物。例如：合成所 需分子参数的吹塑用高密度聚乙烯树脂，则所成型的中空制品的冲 击强度高，壁厚均匀，外表光滑；增加顺丁橡胶的长支链支化和提 高其分子量，可改善它的抗冷流性能，避免生胶贮存与运输的麻烦。 ②对评定聚合物的要意义。例如：通过控制冷却水温及 其与喷丝孔之间的距离，可解决聚丙烯单丝的不圆度问题；研究顺 丁橡胶的流动性，发现它对温度比较敏感，故需严格地控制加工温 度。 ③对设计加工机械和模具有指导作用。例如：应用流变学知识 所建立的聚合物在单螺杆中熔化的数学模型，可预测单螺杆塑化挤 出机的熔化能力；依据聚合物的流变数据，指导口模的设计，以便 挤出光滑的制品和有效地控制制品的尺寸。
是矢量场中任一点通过所包围界面的通量，并除以此微元体 积，记为div υ.为标量。最常用的是速度矢量场的散度。 若 则 散度的基本运算法则为
1.5矢量场的旋度（Curl） 矢量场的旋度（ 矢量场的旋度 ）
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“缠绕、活扣” 缠绕、活扣” 缠绕
第九章 聚合物的流变性
缠结的解释
聚合物的缠结
“活扣”的数量与什么有关？ 活扣”的数量与什么有关？ 活扣
线的数量 浓度
线的长度 分子量
“活扣”的数量 活扣” 活扣
第九章 聚合物的流变性
缠结的解释
聚合物的缠结 聚合物溶液浓度增高，结构的变化 聚合物溶液浓度增高，
第九章 聚合物的流变性
掌握内容 第九章 聚合物的流变性
聚合物的缠结（ 聚合物的缠结（Entanglement） ）
用新概念解释 普适曲线
高分子链的缠结是高聚物凝聚态的重要特征之一。 高分子链的缠结是高聚物凝聚态的重要特征之一 。 缠 物理交联点， 结是指高分子链之间形成物理交联点 构成网络结构, 结是指高分子链之间形成物理交联点，构成网络结构, 使分子链的运动受到周围分子的羁绊和限制。 使分子链的运动受到周围分子的羁绊和限制。
第九章 聚合物的流变性
教学难点＆ 教学难点＆对策
课程内容庞杂
对策：每章新开始时，将这章与前几章的逻辑进行梳理。 对策：每章新开始时，将这章与前几章的逻辑进行梳理。 每个章节内部，也必须去构建它的逻辑性。 每个章节内部，也必须去构建它的逻辑性。 逻辑性 现象（引出问题） 基本概念（ 用概念分析现象（ 现象 （ 引出问题 ） ——基本概念（ 解决问题的关键 、 掌握 ） ——用概念分析现象（ 重点 基本概念 解决问题的关键、掌握） 用概念分析现象 掌握内容） 相应理论、 掌握内容 ） ——相应理论、 定量分析 （ 对现象 、 概念的深入分析 ， 一般属了解部分 ） — 相应理论 定量分析（对现象、概念的深入分析，一般属了解部分） —测试方法（如何获得所定义的概念，了解） 测试方法（ 测试方法 如何获得所定义的概念，了解） 重点标注要掌握内容，每章结束后，用上述逻辑进行小结（重整教学目标） 重点标注要掌握内容，每章结束后，用上述逻辑进行小结（重整教学目标） 增加一次期中考试
聚合物流体
第九章 聚合物的流变性
聚合物的流动特点
高分子流变行为的特 殊性（与小分子比较） 殊性（与小分子比较）
虹吸现象 （小分子液体） 小分子液体）
无管虹吸 （高分子液体） 高分子液体）
第九章 聚合物的流变性
聚合物的流动特点
高分子流变行为的特 殊性（与小分子比较） 殊性（与小分子比较）
“水上飞的现象” 水上飞的现象” 水上飞的现象
183℃ 时几种不同分子量的聚苯乙烯的 ℃ 粘度与切变速率的关系 从上到下各曲线对应的分子量分别是 242,000；217,000； ； ； 179,000；117,000；48,500 ； ；
掌握内容 第九章 聚合物的流变性
平均分子量的影响
影响高分子流 变行为的因素
说明
1、从纯粹加工的角度来看，降低分子量肯定有利于改善材料 、从纯粹加工的角度来看， 的流动性，橡胶行业采用大功率炼胶机破碎、 的流动性，橡胶行业采用大功率炼胶机破碎、塑炼胶料即为一 但分子量降低后必然影响材料的强度和弹性， 例。但分子量降低后必然影响材料的强度和弹性，因此需综合 考虑。 考虑。 2、不同的材料，因用途不同，加工方法各异，对分子量的要 、 不同的材料， 因用途不同， 加工方法各异， 求 不同 体来 橡胶材 分子 量 求不 同 。 总 体来 看 ， 橡 胶材 料的 分子量 要 高一 些 （ 约 105~ 106 ），纤维材料的分子量要低一些（约104），塑料居其中。 纤维材料的分子量要低一些（ 塑料居其中。 3、塑料中，用于注射成型的树脂分子量应小些，用于挤出成 、塑料中，用于注射成型的树脂分子量应小些，用于挤出成 注射成型的树脂分子量应小些 的树脂分子量可大些，用于吹塑成型的树脂分子量可适中。 吹塑成型的树脂分子量可适中 型的树脂分子量可大些，用于吹塑成型的树脂分子量可适中。 第九章 聚合物的流变性
聚合物的流变性
教学日历
第一、 第一、二、三、四章：共16学时 四章： 学时 第五章： 第五章：共8学时 学时
结 构
分子运动
性 能
第六、 第六、七、八、九章：共18学时 九章： 学时
期中考试、 期中考试、前后各一次习题课
第九章 聚合物的流变性
第九章 聚合物流变学
理清本章与课程其他章节内容的逻辑关系 流变学背景介绍——与产品加工的关系 与产品加工的关系 流变学背景介绍 高分子流变行为的特殊性（与小分子比较） 高分子流变行为的特殊性（与小分子比较） 介绍描述流变行为的物理参数， 介绍描述流变行为的物理参数，τγη 用新概念描述高分子流变行为的特点， 用新概念描述高分子流变行为的特点，并解释 建立分子结构与流变行为的关系， 建立分子结构与流变行为的关系，知道如何改善 测试方法的介绍
高分子结构参数的影响
平均分子量的影响
影响高分子流 变行为的因素
第九章 聚合物的流变性
高分子结构参数的影响
影响高分子流 变行为的因素
分子量增大，除了使材料粘度迅速升高外，还使材料开始发生剪切变 稀的临界切变速率变小，非牛顿流动性突出。究其原因是，分子量大， 变形松弛时间长，流动中发生取向的分子链不易恢复原形，因此较早 地出现流动阻力减少的现象。
E. C. Bingham, M. Reiner April, 29, 1929
聚合物加工都在流体状 态下进行
第九章 聚合物的流变性
引 言
流变学背景介绍—— 流变学背景介绍 与产品加工的关系
第九章 聚合物的流变性
聚合物的流动特点
高分子流变行为的特 殊性（与小分子比较） 殊性（与小分子比较）
小分子流体
物料结构及成分的影响 配方成分，如添料、软化剂等） （配方成分，如添料、软化剂等）
第九章 聚合物的流变性
高分子结构参数的影响
平均分子量的影响
影响高分子流 变行为的因素
K1M W η0 = 3 K 2 M W.4
MW < M c MW > M c
Mc 为分子链发生 “ 缠结 ” 的临界分子 为分子链发生“ 缠结” 量 缠结是高分子材料链状分子的突 出结构特征， 出结构特征 ， 对材料的力学性能 和流动性有特别重要的影响。 和流动性有特别重要的影响。 第九章 聚合物的流变性
2012年浙江农林大学说课比赛 年浙江农林大学说课比赛
高分子物理 (Polymer Physics)
吴强 2011.12.15
说课内容
1、高分子物理课程概况 、高分子物理课程概况
2、以“第九章 聚合物流变学”为例，谈谈如 、 第九章-聚合物流变学 为例， 聚合物流变学” 何讲授高分子物理课程
第九章 聚合物的流变性
第九章 聚合物的流变性
聚合物流体的非牛顿性
用新概念描述高分子流 变行为的特点， 变行为的特点，并解释
绝大多数聚合物液体的流动行为遵从普适流动曲线. 绝大多数聚合物液体的流动行为遵从普适流动曲线.
η0 >ηa >η∞
掌握内容 第九章 聚合物的流变性
幂律方程
用新概念描述高分子流 变行为的特点， 变行为的特点，并解释
Shear rate (strain rate)
第九章 聚合物的流变性
牛顿流体和非牛顿流体
粘度（ 粘度（viscosity） ）
介绍描述流变行为的 物理参数， 物理参数，τγη
η = τ / γ& ~ γ&
N：牛顿流体 ： D：切力增稠流体 ： S：切力变稀流体（假塑性流体） ：切力变稀流体（假塑性流体） iB：理想宾汉流体 ： pB：假塑性宾汉流体 ：
新概念、新理论多、且抽象； 新概念、新理论多、且抽象；不遵循传统化学学习方法
对策：1、学生刚接触专业课程，缺乏对高分子背景知识的了解，在引言部分增加背景知 对策： 学生刚接触专业课程， 缺乏对高分子背景知识的了解， 在引言部分增加背景知 识介绍，有助于学生弄清课程的连续性和逻辑性。 识介绍，有助于学生弄清课程的连续性和逻辑性。 2、尽量的寻找可类比的例子， 、尽量的寻找可类比的例子， 3、通过高分子物理实验从感性进一步加深理解高分子物理的科学原理 、 4、专业词汇的引入，很多概念由外文翻译而来，更容易记忆。 、专业词汇的引入，很多概念由外文翻译而来，更容易记忆。 第九章
缠结的解释
聚合物的缠结
聚合物溶液浓度与粘度的关系
高分子分子量与比粘度的关系
第九章 聚合物的流变性
影响高分子液体剪切粘度的因素
影响高分子流 变行为的因素
高分子结构参数的影响 平均分子量；分子量分布；长链支化度等） （平均分子量；分子量分布；长链支化度等）
影 响 因 素
实验条件和生产工艺条件的影响 剪切速度或剪切应力σ （温度T；压力p；剪切速度或剪切应力σ等）
课程概况
专业基础课（高分子专业大三第一学期） 高分子物理 ：专业基础课（高分子专业大三第一学期）
基础课程：有机化学、 基础课程：有机化学、物理化学和高分子化学 课程内容： 课程内容： 结 构 性 能
分子运动
主要教学目的： 高分子材料、聚合物工艺学、 主要教学目的：为高分子材料、聚合物工艺学、聚合物加 工原理、高分子分子设计等后续专业课程提供知识基础 工原理、高分子分子设计等后续专业课程提供知识基础
与聚合物流动特点相关的物理参数是哪些呢？
高分子的结构参数 与液体接触的频率（剪切速率） 与液体接触的频率（剪切速率） 第九章 聚合物的流变性
Hale Waihona Puke 切应力与切变速率的定义介绍描述流变行为的 物理参数， 物理参数，τγη
Shear stress
τ =F/A
γ = dx / dy
Strain
dγ d dx γ& = = ( ) dt dt dy d dx dv = ( )= dy dt dy
第九章 聚合物的流变性
第九章 聚合物流变学
第八章 聚合物 的屈服与断裂